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El polvo en el espacio consiste en granos de varios elementos fundamentales, incluidos carbono, hidrógeno y oxígeno, que son esenciales para la formación de estrellas y planetas.

Cuando miramos hacia el cielo nocturno, parece tranquilo y limpio, pero la realidad del espacio está lejos de ser vacía. De hecho, está sorprendentemente lleno de polvo. Uno podría preguntarse por qué y cuánto polvo terminó en el espacio, considerando que parece un vasto vacío. Lo creas o no, este polvo cósmico juega un papel crucial en el cosmos y proviene de varias fuentes, con implicaciones intrigantes para el universo en el que vivimos. En este artículo, se explorarán algunas de las razones por las cuales el universo está lleno de polvo cósmico.

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Polvo cósmico: ¿Qué es?

El polvo cósmico consiste en pequeñas partículas que flotan a través del espacio. Estas partículas pueden ser increíblemente pequeñas, aproximadamente 80 micrómetros de ancho, más pequeñas que el ancho de un cabello humano, y no son su polvo doméstico ordinario. Los científicos creían que este polvo cósmico proviene de asteroides y cometas. Aunque tenía sentido teorizar que el polvo se originó en ellos, los descubrimientos recientes han revelado algo más.

El polvo cósmico está hecho de varios elementos, incluidos carbono, silicatos, hielo y metales.

Otra cosa importante a tener en cuenta es que estas micropartículas aterrizan en cada metro cuadrado de la Tierra; Se pueden encontrar en su ropa, en las calles y en cada techo del mundo.

Fuentes de polvo en el espacio

Lugar de nacimiento de estrellas y cuerpos planetarios

Una gran parte del polvo cósmico se origina en lugares en el espacio llamado viveros estelares. Estas son regiones donde nacen nuevas estrellas. Como se forma una estrella de una nube de gas y polvo arremolinándose, parte de ese material no se incorpora a la estrella misma. En cambio, se demora como partículas de polvo.

Con el tiempo, este polvo puede acumularse y convertirse en parte del medio interestelar, que es el nombre formal del espacio entre las estrellas. Otra fuente sorprendente de polvo es el Planet Mars, un hecho que se descubrió en 2011 usando la nave espacial Juno. Las partículas descubiertas fueron las mismas responsables de la luz zodiacal en la tierra.

El polvo también proviene de las capas externas de los cuerpos celestes, como los cometas, los asteroides y los planetas. Estos objetos son bombardeados continuamente por micrometeoritos y rayos cósmicos, que se alejan en sus superficies, creando polvo que luego flota hacia el espacio.

Explosiones de supernova

Las estrellas no solo brilan en paz para siempre; También terminan sus vidas en explosiones espectaculares conocidas como supernovas.

Supernova Explosion Illustrated (créditos fotográficos: Nechitayka/Shutterstock)

Cuando una estrella explota, libera una tremenda cantidad de energía y arroja sus capas externas, incluida una gran cantidad de polvo, al espacio.

Este polvo luego se dispersa en toda la galaxia y más allá. Los elementos como el hierro, el níquel y muchos otros se forman en el intenso calor y presión. Estos elementos recién formados son los componentes básicos para las generaciones futuras de estrellas y planetas.

Mecanismos de acumulación

A medida que las pequeñas partículas de polvo chocan y se pegan debido a fuerzas como la gravedad y la atracción electrostática, forman grupos más grandes. Estos grupos eventualmente pueden crecer en asteroides, planetas e incluso lunas. Entonces, en cierto modo, ¡el polvo cósmico es la materia prima del universo! La acreción es un proceso continuo que opera en diferentes escalas, desde el crecimiento gradual de los planetas hasta la formación de galaxias enteras.

¿Por qué importa el polvo cósmico?

Formación de estrellas y formación de planetas

El polvo juega un papel fundamental en el nacimiento de nuevas estrellas. Actúa como un escudo protector, bloqueando parte de la intensa radiación y calor emitidos por estrellas jóvenes. Esto permite que el gas circundante se enfríe y colapse, formando en última instancia nuevas estrellas y sistemas planetarios.

Polvo espacial en una nebulosa (créditos: elegante arte/Shutterstock)

Las partículas de polvo son ingredientes esenciales en la formación de planetas. Se agrupan para crear planetesimales (planetas minuciosos), que luego se convierten en planetas completamente formados. Sin polvo cósmico, la Tierra y los otros planetas en nuestro sistema solar no existirían.

Complejidad química y viajeros en el medio interestelar

El polvo cósmico contiene una amplia variedad de elementos y moléculas, algunas de las cuales son los componentes básicos de la vida tal como la conocemos. Se han encontrado moléculas orgánicas en los granos de polvo, planteando preguntas intrigantes sobre la posibilidad de la vida en otras partes del universo.

Las partículas de polvo no permanecen confinadas a un lugar en el espacio; Viajan a lo largo y ancho. Parte del polvo incluso llegará a nuestro sistema solar. Las estrellas fugaces que observamos desde la Tierra son el resultado de pequeños asteroides u otros trozos de roca o metal que se iluminan al ingresar a la atmósfera de la Tierra. Si bien puede parecer que son solo grandes granos de polvo, ese ciertamente no es el caso.

Obscena cósmica y astronomía

La Vía Láctea con la banda de polvo Visible (Créditos: Sripfoto/Shutterstock)

El polvo cósmico a veces puede oscurecer nuestra visión de los objetos celestiales distantes. Sin embargo, también se dispersa la luz de las estrellas, creando hermosos fenómenos como el brillo difuso de la Vía Láctea. Los astrónomos usan el estudio del polvo cósmico para comprender más sobre la composición y la historia del universo.

En conclusión, el polvo cósmico puede ser pequeño, pero juega un papel enorme en el universo general. Son las cosas de las que están hechas las estrellas y los planetas, y tiene pistas sobre los orígenes de la vida y el universo mismo. Entonces, la próxima vez que miras el cielo nocturno, recuerda que el vacío percibido en realidad está lleno de pequeñas partículas que han dado forma al universo de manera profunda. ¡El polvo cósmico es un recordatorio de que incluso en la inmensidad del espacio, cada partícula tiene un papel importante que desempeñar!

Referencias (haga clic para expandir)

1. https://www.jstor.org/stable/40711835?TypeAccessworkFlow=login
2. Brownlee, DE (1985, mayo). Polvo cósmico: colección e investigación. Revisión anual de la Tierra y las Ciencias Planetarias. Revisiones anuales.
3. 10 cosas: polvo en el viento (en Marte y mucho más allá).

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Los astronautas de la misión Apollo 13 Moon tienen el registro de viajar más lejos del espacio. ¡Sin embargo, los objetos artificiales han viajado mucho más lejos que eso!

Los humanos siempre han tenido curiosidad por explorar nuevos lugares y superar los límites de lo que sabemos. Desde las profundidades de los océanos hasta la vasta extensión del espacio, estamos perennemente ansiosos por explorar lo inexplorado.

Sin embargo, el espacio es inimaginablemente vasto, y no es fácil comprender hasta qué punto los humanos han logrado viajar.

Hay dos formas de responder a esta pregunta: al observar hasta qué punto han viajado los humanos en el espacio (con misiones tripuladas) o examinando el objeto más distante hecho humano enviado al espacio (con misiones no improvisadas).

Este artículo explorará ambos logros.

Los humanos han diseñado varias misiones espaciales y han viajado al espacio en muchas ocasiones, incluidas las misiones que llevaron a la primera persona a la luna (la misión Apollo) y al programa de transbordadores espaciales.

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Apolo 13 Mission Moon

En cuanto a la misión que llevó a los humanos haber viajado más lejos de la tierra, esa distinción va para el Apolo 13 y a los tres astronautas a bordo: John «Jack» Swigert, Fred Haise y James Lovell.

Curiosamente, Apolo 13 fue la tercera misión que tenía la intención de aterrizar a un humano en la luna. Sin embargo, una explosión en el tercer día de la misión condujo al abandono de los planes de aterrizaje de la luna de Apollo 13.

Esta es la fotografía de la tripulación del Apolo 13 cuando fueron rescatados después de aterrizar en el Océano Pacífico. De izquierda a derecha: Fred Haise (saludando), John Swigert y James Lovell. (Créditos: NASA)

La explosión ocurrió en un tanque de oxígeno, que luego causó que otro tanque de oxígeno fallara. En un momento, James Lovell, uno de los astronautas dentro del módulo Apollo 13, comentó que estaba viendo un gas (que resultó ser oxígeno) ventilando desde el tanque.

La explosión causó que dos de las tres celdas de combustible fallaran y comprometieron la fuente de electricidad, luz y agua del módulo de comando (CM). Finalmente, las tres celdas de combustible se extinguirían.

Para garantizar la supervivencia de los tres astronautas a bordo, tuvieron que desocupar el CM y moverse al módulo lunar (LM), que aún estaba intacto. El LM es la parte de la nave espacial que se suponía que aterrizaría a los astronautas en la luna.

El póster de la película Apollo 13, que dramatizó los eventos que ocurrieron durante la misión Apollo 13. Tom Hanks citó la frase «Houston, tenemos un problema», quien interpretó el papel de Jim Lovell y se convirtió en una de las citas de películas más populares en la historia. Sin embargo, las palabras originales utilizadas por los astronautas Swigert y Lovell fueron: «Houston, hemos tenido un problema». (Crédito de la foto: Dr. Umm/Flickr)

Mientras que los astronautas estaban seguros por el tiempo dentro del LM, los controladores de misión en Houston necesitaban encontrar una manera de traerlos de vuelta a la Tierra. Afortunadamente, lo hicieron, y finalmente trajeron a los astronautas de forma segura a casa.

En medio de todo este caos, la tripulación del Apolo 13 obtuvo el registro de ser los humanos más lejanos de la tierra. Lo lograron cuando viajaron al otro lado de la luna, durante su maniobra regresando a la tierra. En ese momento, los tres astronautas estaban cerca 248,655 millas de la tierra Y mantenga el récord de la distancia más lejana que los humanos han viajado a las profundidades del espacio.

Este diagrama muestra la trayectoria tomada por la nave espacial Apollo 13 durante su viaje a la luna y de regreso. Alcanzó su hito de ser la distancia más larga que los humanos han viajado desde la tierra cuando alcanzó el otro lado de la luna. (Crédito: Andrew Buck)

Artemisa I

Más recientemente, durante la misión Artemis I, la nave espacial Orion cruzó la misma distancia que Apolo 13 una vez alcanzó.

Si bien el Orion no llevaba a ningún ser humano, tenía un maniquí adecuado a bordo. El maniquí se llama oficialmente el comandante Moonikin Campos, después de Arturo Campos, un ingeniero eléctrico y uno de los jugadores clave para traer a la tripulación del Apolo 13 de forma segura a la Tierra.

La misión de Artemis es una secuela de la misión Apollo, y una parte clave de los planes para devolver a los humanos a la superficie lunar. Incluso se habla de establecer una base en la luna, que podría servir como una plataforma para enviar a los humanos a Marte. Por lo tanto, parece plausible que podamos superar el registro de Apolo 13 en el futuro …

¡Es solo cuestión de cuándo!

Esta imagen se toma del interior del módulo Orion, parte de la misión Artemis 1. A la izquierda está el comandante Moonikin Campos, quien está equipado con sensores para recopilar datos sobre entornos espaciales. (Créditos: NASA)

El objeto artificial más lejano del espacio

Ahora que hemos tratado con la distancia más lejana que los humanos han viajado al espacio, ahora podemos ver el objeto más lejano del espacio hecho por los seres humanos.

Este registro está en manos de Voyager 1. A partir del 1 de enero de 2024, se encuentra a una distancia de un poco más de 162 UA del Sol.

El hermano de Voyager 1, Voyager 2, llega en segundo lugar a una distancia de más de 135 UA desde el sol (a partir del 1 de enero de 2024). Estas sondas gemelas se lanzaron por separado en agosto y septiembre de 1977 desde Cabo Cañaveral, Florida. En su viaje de cuarenta años, las dos sondas espaciales han completado muchas misiones y logros críticos.

Aquí hay una imagen renderizada en 3D de la sonda espacial Voyager 1.

Su objetivo de misión inicial era explorar Júpiter y Saturno, sus lunas y los anillos de Saturno. Voyager 2 pasó a pasar por Urano y Neptuno y continuó en esa dirección. Sin embargo, Voyager 1 tomó un camino que lo haría volar en una dirección perpendicular al camino de Voyager 2 y fuera del plano del sistema solar. Voyager 1 tomó esta ruta tangencial después de volar más allá de Saturno.

Actualmente, ambos viajeros han cruzado la heliosfera. La heliosfera técnicamente representa la última frontera de nuestro sistema solar y consiste principalmente en viento solar y partículas cargadas emitidas por el sol. Es aproximadamente tres veces la distancia de Plutón del Sol. La región más allá de la heliosfera se llama medio interestelar (ISM). Las sondas Voyager están oficialmente en el ISM en este momento.

Este es el camino seguido por los dos viajeros en nuestro sistema solar.

La misión actual de los Voyagers es recopilar cualquier datos que pueda sobre el ISM y transmitirlos de regreso a la Tierra. Debido a las distancias masivas involucradas, ha habido cierta dificultad para comunicar esta información. El 21 de julio de 2023, algunos comandos enviados a Voyager 2 hicieron que su antena se alejara a 2 grados de la Tierra. No fue sino hasta el 4 de agosto de 2023 que los controladores de la misión realizaron la corrección requerida, y se reanudaron las comunicaciones entre Voyager 2 y la Red de Espacio Profundo de la NASA.

Los Voyagers también poseen un disco de fonógrafo que contiene sonidos e imágenes de la vida en la Tierra. Se asemeja a una cápsula del tiempo y puede mostrar la diversidad de formas de vida y culturas en la Tierra a cualquier extraterrestre inteligente que pueda encontrarla.

Mientras que los dos viajeros continúan funcionando ahora, la NASA predice que solo continuarán recopilando información científica hasta 2025. Esperamos que al menos un instrumento funcione hasta entonces. Sin embargo, la NASA cree que potencialmente puede recopilar información de la sonda y comunicarse con la red de espacio profundo de la NASA hasta 2036. Esta conexión continuará mientras haya suficiente potencia en la sonda espacial.

Una ilustración del fonógrafo dorado colocado en ambos viajeros. Está destinado a cualquier extraterrestre que pueda encontrarse con las sondas espaciales, lo que les contaría sobre la presencia de la vida en la tierra. (Créditos: vector_brothers/Shutterstock)

Una mención de honor

Además, la nave espacial New Horizons se lanzó el 19 de enero de 2006 llevó las cenizas del famoso astrónomo Clyde Tombaugh. Clyde Tombaugh fue famoso por ser el descubridor del planeta Plutón. Hizo esto usando un astrografía de 13 pulgadas en el Observatorio Lowell.

Los científicos de la NASA pusieron una pequeña cantidad de cenizas de Clyde Tombaugh a bordo de la nave espacial New Horizons. Voló más allá de Plutón el 14 de julio de 2015. Si bien esto no califica para ninguna de las categorías discutidas anteriormente, podemos decir que este es el objeto más alejado que contiene material humano biológico.

Izquierda: una ilustración 3D de la nave espacial New Horizons que transportaba las cenizas del descubridor de Plutón, Clyde Tombaugh. Derecha: este es el busto de Clyde Tombaugh colocado fuera del Observatorio Lowell donde trabajaba.

Exploración espacial futura

Entonces, aquí estamos. Si bien nuestras habilidades tecnológicas nos han permitido trascender el sistema solar, los humanos técnicamente no han dejado el vecindario inmediato de la Tierra. La distancia máxima que hemos ido está más allá del lado más alejado de la luna. Una vez que terminaron las misiones del Apolo, la mayoría de los humanos de la Tierra se dirigieron a estaciones espaciales como las estaciones espaciales internacionales y durante las caminatas espaciales. Estas misiones generalmente se limitan a órbitas de baja tierras.

Sin embargo, como se mencionó, las misiones humanas a Marte se están considerando seriamente. Esto no solo se limita a agencias espaciales gubernamentales como la NASA y la ESA, sino también por empresas privadas como SpaceX y Blue Origin. Sin embargo, una misión de Marte probablemente requeriría un esfuerzo de colaboración entre estas organizaciones, ya que el viaje espacial es increíblemente costoso. El otro problema es el momento, ya que necesitaríamos mucha planificación y prueba para una misión exitosa de Marte.

Aquí hay una ilustración de cómo una base humana en Marte podría ver inicialmente. (Crédito de la foto: Golden Sikorka/Shutterstock)

En cuanto a las misiones que envían sondas al espacio interestelar, hay una misión planificada llamada The Breakthrough Starshot. La idea es que en lugar de usar cohetes, podríamos usar una nube de pequeñas chips como la nave espacial, con una vela unida a cada chip. Estas chips se llaman almidones. Luego golpearíamos estas velas con vigas láser que los impulsaron, lo que les permitió alcanzar velocidades de hasta 20% la velocidad de la luz.

Usando esta configuración, planeamos enviar la nave espacial a Alpha Centauri. Si bien nuestros cohetes convencionales más rápidos tomarían alrededor de 30,000 años en llegar a nuestro vecino solar más cercano, ¡la predicción es que Starshot tomaría solo unos 20 años!

Hasta ahora, no hay una línea de tiempo disponible para esta misión. Si bien hay dinero detrás de la idea, la tecnología aún debe desarrollarse ampliamente, especialmente el componente de vela. Sin embargo, si esto se manifiesta en la realidad, StarShot tiene el potencial de vencer al impresionante (y cada vez mayor) registro de Voyager 1.

Esta es una imagen conceptual de cómo pueden aparecer las velas en el proyecto Breakthrough StarShot. (Créditos: Futurilla/Flickr)

El futuro de la exploración espacial es realmente prometedor, pero es un asunto a largo plazo. No podemos dar un marco de tiempo definitivo sobre exactamente lo que sucederá, o cuándo. ¡Ciertamente está en los libros, y algún día pronto superaremos los registros de Apollo 13 y Voyager 1!

Referencias (haga clic para expandir)

1. Era del transbordador espacial.
2. Apolo 13: Detalles de la misión.
3. Hace 50 años: «Houston, hemos tenido un problema».
4. Día del vuelo 11: Orion supera la distancia de registro Apollo 13 ….
5. ¿Qué tan lejos hemos llegado al espacio?
6. Voyager – NASA.
7. The Golden Record – Voyager – NASA.
8. Preguntas frecuentes – Voyager – NASA.
9. ¿Quién era Clyde Tombaugh?.
10. ¿Cuál es el futuro de los viajes espaciales?

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Simplemente sacar todo el plástico de nuestros océanos suena fácil, pero es un desafío extremadamente complejo. Hay muchas consideraciones, como las emisiones de los barcos utilizados para eliminar el plástico y la posible captura parcial de los peces y otros organismos marinos que afectarían el ecosistema.

Hemos encontrado plástico en todos los rincones del mundo que hemos visto, desde el Ártico hasta la Antártida, desde los puntos más altos en tierra hasta los océanos más profundos.

Desde su primer uso en 1907, el plástico ha estado apretando silenciosamente su alcance sobre nuestro planeta y todos sus habitantes del ecosistema. Basado en un estudio de 2017 publicado en Science Advances, aproximadamente un tercio de todos los desechos plásticos se arroja en la naturaleza, y solo el 9% se recicla en los Estados Unidos. Alrededor del 75% del plástico se tira, lo cual es equivalente a 4900 toneladas métricas de plástico, o 11 aviones de pasajeros Boeing 747-8.

Todo el plástico termina dañando el medio ambiente donde se libera o elimina; Los animales quedan atrapados o terminan consumiéndolo. Dado que el plástico no se descompone, persistirá en el medio ambiente durante décadas, si no siglos. Una solución es eliminar las piezas de plástico más grandes, como botellas de agua y bolsas de plástico, de espacios naturales. Esto es fácil de hacer en tierra, ya que simplemente podemos caminar y recoger el trozo de plástico.

Pero, ¿qué pasa con los 75 a 199 millones de toneladas de materia plástica que ya está en los océanos?

Para abordar este problema, la limpieza del océano, una no ganancia holandesa, ha tomado el asunto en sus propias manos, comprometiéndose a limpiar el plástico presente en los cuerpos de agua marina al «sacar» la basura de plástico flotante de los océanos.

¿Qué tan eficiente es este proceso y cómo afectará la vida marina?

El panorama general nos exige reformular la pregunta de «¿Podemos sacar el plástico de los océanos?» a «¿Deberíamos sacar el plástico en absoluto?»

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La cantidad de plástico en nuestros océanos

El plástico en nuestro océano está en todas partes, pero la mayoría se concentra en parches debido a las corrientes oceánicas rotativas (giros). Hay cinco giros y parches de basura, el más famoso de los cuales es el gran parche de basura del Pacífico, que cubre 1,6 millones de kilómetros cuadrados.

Los otros incluyen un parche en el Océano Índico, dos en el Atlántico, otro en el Océano Pacífico.

Cada giro tiene parches de basura de varios tamaños.

Los parches de basura que se muestran en el mapa mundial (créditos: OLHA1981/Shutterstock)

Los plásticos flotantes atrapados en estos parches continuarán circulando hasta que se desintegran en fragmentos más pequeños, lo que hace que sea cada vez más difícil de limpiar. Las bolsas de plástico se confunden con frecuencia con gelatina, una comida favorita de las tortugas marinas de Loggerhead. Los albatros alimentan gránulos de resina de plástico a los pollitos porque perciben que los gránulos son huevos de pescado. Los polluelos finalmente mueren de hambre o sufren ruptura órgana.

La investigación muestra que la mayoría de la arena de plástico en espiral en los giros y el gran parche de basura del Pacífico tiene décadas, pero resulta que más recientemente producido plástico permanece más cerca de las costas. Esto sugiere que una de las mejores formas de lidiar con los plásticos oceánicos puede ser a través de la limpieza de la playa.

La limpieza del océano

El objetivo de la limpieza del océano es eliminar el 90% de los desechos plásticos flotantes en el océano y hacer que el gran parche de basura del Pacífico sea «sin basura».

Su última y más funcional tecnología de limpieza, System-002, consiste en una barrera neta flotante de tres metros de profundidad que forma una gran U. El sistema en cuestión es impulsado por los barcos de Maersk.

Estrategia de la limpieza del océano para recolectar y eliminar el plástico del Gran Patch Pacific Plastic (créditos: Mascha Tace/Shutterstock)

Sin embargo, lo que se pasa por alto es que los barcos grandes utilizados para arrastrar la red de recolección tienen una huella de carbono considerable. Arrastrar redes a través del agua del océano con barcos masivos alimentados por combustibles fósiles aumenta la contaminación del aire y el clima. En su propio informe de evaluación de impacto ambiental, se puede ver en virtud de la Sección 5.0 que los dos buques operados por Ocean Cleanup liberan 600 toneladas métricas de dióxido de carbono por mes de limpieza, que es comparable a más de cien autos en la carretera durante todo un año.

También hay un problema de captura incidental (atrapando a los animales marinos mientras recoge plástico). Los plásticos flotantes libres son difíciles de sacar del agua sin enredar peces, tortugas y otra vida silvestre marina. Incluso cuando son arrojados al agua, estas criaturas generalmente mueren. Los organismos que se enredan en las malas sufren una capacidad obstaculizada para encontrar alimentos y evadir a los depredadores. Incluso si el organismo en realidad no muere, las lesiones, las limitaciones en el movimiento y una reducción en su capacidad de alimentación dañarán gravemente al animal.

Los científicos han expresado su preocupación por los efectos que puede tener esta tecnología de recolección pasiva en el Neuston, un tipo de biota que se detiene en la superficie del Océano Pacífico (esta investigación fue financiada por la limpieza del océano).

Los caracoles, los cangrejos, los dragones del mar y las medusas son parte de este ecosistema. Estas criaturas se encuentran con frecuencia viviendo en la superficie de los desechos plásticos. Como parte integral de la red alimentaria, Neuston establece vínculos ecológicos significativos entre varias comunidades oceánicas. Por ejemplo, el Neuston sirve como hábitat de guardería para especies de peces jóvenes, como el bacalao del Atlántico y el salmón, y es la fuente principal de alimentos para especies en peligro de extinción como las tortugas de torrentes.

Contaminación plástica ribereña

Según un estudio de 2017, el sistema global ribereño actualmente descarga 1,15 a 2.41 millones de toneladas de plástico en los océanos anualmente. Los 20 ríos contaminantes principales estaban principalmente en Asia, donde afectan el 21% de la población mundial y más de dos tercios (67%) de la aportación global anual. Además, más del 90% de las entradas de plástico provienen de los 122 ríos contaminantes principales, con 103 de ellos en Asia, ocho en África, ocho en América del Sur y Central, y uno en Europa.

Los ríos alrededor del mundo representan aprox. 2.4 millones de toneladas de contaminación plástica marina (créditos: usuario7264515/freepik)

Desde los ríos hasta nuestros vasos para beber, el plástico ha llegado a nuestras entrañas. El agua potable, incluida el agua embotellada y del grifo, es el contribuyente más significativo de plástico en la dieta humana, con la persona promedio que ingiere aproximadamente 1,769 pequeñas partículas microplásticas cada semana, basado en un informe de 2019 respaldado por la WWF.

Para frenar esta fuente de contaminación plástica marina, la limpieza del océano también ha desplegado embarcaciones solares llamados interceptores en la boca de ríos de plástico. La basura es recolectada por una barrera a medida que fluye el agua, se transfiere a una cinta transportadora y luego se arroja a una transmisión, que transporta la basura a una instalación de gestión de residuos. Ocho interceptores ya han sacado más de 2.2 millones de libras de plástico de los ríos en la República Dominicana, Jamaica, Vietnam, Indonesia y Malasia.

A partir de octubre de 2023, no tenemos datos sobre cuáles son los impactos de este enfoque.

Conclusión

La estrategia de limpieza del océano es nueva, pero el daño irónico que crea en el medio ambiente no es algo que debamos ignorar. El mejor enfoque para sacar el plástico de los océanos es «no concentrarse en la parte de corte», sino centrarse en la fuente original del plástico.

La cultura del desechable de hoy promueve el uso de plástico de un solo uso. De los 300 millones de toneladas de plástico producidos cada año en todo el mundo, la mitad es para artículos de un solo uso. Las latas, las botellas de agua, los contenedores de alimentos y cualquier otra cosa que use una vez y tirense son una gran parte del problema. Identificar este problema en su raíz es la forma más eficiente de resolverlo sin dejar que se intensifique más allá de nuestro control, hasta el punto en que los esfuerzos de limpieza son inútiles.

Referencias (haga clic para expandir)

1. Cressey, D. (2016, agosto). Botellas, bolsas, cuerdas y cepillos de dientes: la lucha por rastrear los plásticos oceánicos. Naturaleza. Springer Science and Business Media LLC.
2. LeBreton, LCM, Van der Zwet, J., Damsteeg, J.-W., Slat, B., Andrady, A. y Reisser, J. (2017, 7 de junio). Emisiones de plástico del río a los océanos del mundo. Comunicaciones de la naturaleza. Springer Science and Business Media LLC.
3. 565 fallado de apretón de manos de proxy – 10.1126
4. Sin plástico en la naturaleza:.
5. Vered, G. y Shenkar, N. (2021, septiembre). Monitoreo de la contaminación plástica en los océanos. Opinión actual en toxicología. Elsevier bv.

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El fósforo es un recurso no renovable; Se estima que con la tasa actual de minería de fosfato y uso de fósforo, nos quedaremos sin fósforo en 50-100 años.

¿Sabía que el fósforo es un recurso no renovable? Solo hay una cantidad finita de fósforo en este planeta, y una vez que usamos esta cantidad, no se puede reemplazar.

Sin embargo, el fósforo es un nutriente crítico para la agricultura y la seguridad alimentaria. Las plantas necesitan tres nutrientes primarios: nitrógeno, fósforo y potasio. La producción de alimentos sostenidos requiere un suministro sostenido de estos nutrientes clave (junto con otros).

El fósforo es un nutriente esencial para las plantas (créditos: mikeygl/freepik)

El fertilizante de nitrógeno está hecho de nitrógeno atmosférico, del cual existe un suministro abundante. El potasio proviene de reservas de potasa, de las cuales hay cantidades finitas, pero todavía nos queda bastante. Se estima que a la tasa de uso actual, nos quedan unos 600 años de potasio para nuestro uso.

Sin embargo, estamos utilizando rápidamente nuestros suministros limitados de fósforo, a medida que continuamos fertilizando nuestros campos, y perdemos aún más ese fósforo a través de nuestros sistemas de aguas residuales.

Asegurar un suministro de fósforo a largo plazo es clave para la seguridad alimentaria global. ¿Qué pasará cuando usemos todo el fósforo en la Tierra? ¿Hay formas de hacer que nuestros suministros de fósforo duren más?

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¿Por qué las plantas necesitan fósforo y cómo lo obtienen?

El fósforo constituye algunas biomoléculas muy importantes. Es parte del ADN, el ARN y las moléculas que componen su membrana celular. También es una parte esencial de la respiración y la transferencia de energía en toda la vida, ya que es parte de la moneda energética de la célula: ATP (trifosfato de adenosina).

Las plantas necesitan fósforo para formar nuevas células vegetales a través de la división celular, lo que significa que las plantas necesitan que crezca. La deficiencia de fósforo conduce al crecimiento atrofiado y las hojas descoloridas.

Las plantas obtienen su fósforo del suelo. El fósforo regresa al suelo cuando la planta muere y decae. Esto es parte de un ciclo natural llamado ciclo de fósforo, que equilibra los niveles de fósforo en la Tierra.

Ahora, cuando cultivamos cultivos, es un poco diferente.

Las plantas usan fósforo del suelo cuando cultivamos cultivos, pero cada vez que cosechamos cultivos, el fósforo que la planta había usado y asimilado en sí mismo se elimina de manera efectiva. Transportamos esos cultivos a los consumidores en algún lugar lejano. Este fósforo que se elimina del suelo debe reponerse.

Los consumidores comen el alimento y el fósforo se excreta de sus cuerpos. En ese momento, el fósforo ingresa al sistema de aguas residuales urbanas junto con la excreta.

Los agricultores prefieren fertilizantes de fósforo mineral, que contienen una mayor concentración de fósforo (créditos: vitalii-petrushenko/freepik)

Tradicionalmente, los agricultores usaban estiércol y excreta humana para complementar el fósforo disponible naturalmente en el suelo. También se utilizaron fertilizantes hechos de desechos orgánicos (humanos e industriales), excretas de animales, subproductos de matadero y fuentes relacionadas. Sin embargo, con el aumento de la población, la urbanización y una demanda cada vez mayor de alimentos, a mediados del siglo XII, los agricultores cambiaron a fertilizantes de fósforo mineral, que contienen una mayor concentración de fósforo.

A nivel mundial, usamos 148 millones de toneladas de fósforo cada año.

El fósforo es un recurso no renovable

El fósforo no se puede sintetizar en el laboratorio. Proviene de fosforita mineral o fosfato de roca. Hay un estimado de 68 mil millones de toneladas de reservas de fosfato en el mundo, pero estas reservas no se distribuyen uniformemente. Tampoco son accesibles igualmente (y fácilmente) debido a las tensiones geopolíticas.

El fertilizante de fósforo se produce después de minería de fosforita o fosfato de roca, y luego tratarlo con ácido sulfúrico o ácido fosfórico. El fosfato de roca triturada también se usa como fertilizante, pero el fósforo en el fosfato de roca es muy insoluble.

Marruecos tiene la mayoría (> 70%) de las reservas globales de fosforita. Otros países con reservas de fosforita incluyen China (5%), Siria (3%), Argelia (3%) y los Estados Unidos, Rusia, Sudáfrica, Jordania y Egipto (3%cada uno).

Aunque Marruecos tiene las mayores reservas, no es el mayor productor de fósforo, principalmente debido a las tensiones políticas. China es el mayor productor de fosfato, y se estima que a la tasa actual, sus reservas de fosfato se agotarán en 35 años. China también ha limitado la exportación de fósforo para asegurar su suministro doméstico. Estados Unidos tiene valor de reservas de fósforo que quedan (estimadas en 2009).

Peak Phosphorus: ¿Qué es?

El concepto de fósforo máximo se introdujo en 2009 y estima el punto en el que la producción de fósforo de buena calidad alcanzará un nivel máximo. La investigación estima que esto sucederá para 2033.

Más allá de este punto, la calidad del fósforo disminuirá, y el costo de producir más fósforo será mayor que la ganancia. Como resultado, la producción disminuirá o el precio aumentará significativamente.

El 90% del fosfato de roca que se extrae se usa para la producción de alimentos (alimento humano y alimento para animales).

Se estima que con la tasa actual de minería de fosfato y uso de fósforo, nos quedaremos sin fósforo en 50-100 años. Sin embargo, con la creciente población global y los hábitos alimenticios cambiantes que conducen a la necesidad de producir más alimentos, la demanda de fósforo aumentará, y podríamos quedarse sin fósforo incluso antes.

¿Hay una solución?

Necesitamos fósforo para la seguridad alimentaria. Esto significa que necesitamos encontrar una manera de continuar manteniendo un suministro constante de fósforo en el suelo agrícola. La solución puede estar en el lado de la oferta o en el lado de la demanda.

Por el lado de la oferta, la exploración de más reservas, así como las innovaciones en la forma en que extraemos fósforo, pueden proporcionar formas de extender este recurso finito.

Por otro lado, hay un margen significativo de mejora en el lado de la demanda.

Actualmente, existe un gran problema con el uso excesivo de fertilizantes, lo que conduce a muchos desechos. Solo alrededor del 20% del fósforo que usamos en la agricultura se utiliza en la producción de alimentos. El resto se desperdicia a través del agua de escorrentía de los campos y conduce a la eutrofización de los sistemas de agua subterránea.

El exceso de fertilizante conduce a la eutrofización de los sistemas de agua subterránea (créditos: Dimitrios Karamitros/Shutterstock)

Comprender la genética del uso eficiente de fósforo por las plantas puede conducir al desarrollo de variedades de cultivos que usan fósforo de manera más eficiente y necesitarán menos fertilizante de fósforo para un rendimiento óptimo.

Además, las opciones dietéticas también tienen una implicación en la cantidad de fósforo. Una dieta vegetariana utiliza significativamente menos fósforo que una dieta a base de carne.

Fósforo de reciclaje

Al mismo tiempo, hay oportunidades significativas para reciclar el fósforo que utilizamos. Los ejemplos de fósforo de reciclaje incluyen el fósforo en recuperación del estiércol y la excreta humana.

Cuando los agricultores usan estiércol, parte del fósforo usado por los cultivos destinados a convertirse en alimento animal se devuelve al suelo. Sin embargo, el suministro de estiércol en regiones con suelo enriquecido con fósforo a menudo es alto, y en áreas con suelo deficiente en fósforo, es limitado.

Necesitamos encontrar una manera de mantener un suministro constante de fósforo para la agricultura. (Créditos: Pixel-Shot-Com/Freepik)

Los humanos excretan casi el 100% del fósforo consumido en sus alimentos y la mayor concentración de este fósforo está en la orina. La excreta humana a menudo termina en sistemas de eliminación de aguas residuales urbanas y vías fluviales. Actualmente, solo el 10% de la excreta humana se circula nuevamente al sistema agrícola.

Otras formas de reciclar fósforo, incluidos los residuos de cultivos de arado en el campo, así como el compostaje de desechos de hogares, plantas de procesamiento de alimentos y minoristas de alimentos.

Conclusión

Hoy no hay un reemplazo viable para el fertilizante de fósforo.

Dada la importancia del fósforo para garantizar la seguridad alimentaria, necesitamos un esfuerzo más enfocado para reducir el desperdicio, optimizar el uso y reciclar el fósforo de manera eficiente. Aunque los ensayos a pequeña escala para recuperar el fósforo de los desechos y las excretas existen, llevará muchos años hacerlo en una escala lo suficientemente grande como para apoyar la producción agrícola global.

Referencias (haga clic para expandir)

1. (2022, 15 de septiembre). Acercándose al máximo fósforo. Naturaleza plantas. Springer Science and Business Media LLC.
2. Cordell, D., Drangert, J.-O. y White, S. (2009, mayo). La historia del fósforo: seguridad alimentaria global y alimentos para el pensamiento. Cambio ambiental global. Elsevier bv.
3. Países con las mayores reservas de fosfato.
4. Por qué el fósforo es importante.
5. Conceptos básicos de fósforo | Manejo integrado de cultivos.

Tabla de contenido (haga clic para expandir)

Descubra el cautivador mundo de la sincronización, donde los pequeños osciladores crean armonía en la naturaleza y la vida cotidiana. Sumérgete en el ritmo intrigante que convierte el caos en orden.

¿Alguna vez te has preguntado por qué las luciérnagas se iluminan juntas en la noche, o cómo tu corazón mantiene su ritmo estable? Estos fenómenos intrigantes se basan en sincronización, un concepto cautivador que exploraremos de manera simple y identificable.

El término «sincronización» se origina en las antiguas palabras griegas «syn» (que significa «juntos») y «cronos» (que significa «tiempo»). En términos comunes, significa cosas que funcionan juntas en un momento perfecto, como un baile bien coordinado.

Aprendamos más sobre el ritmo oculto que transforma el caos en la sinfonía bellamente coordinada de la vida que nos rodea.

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La maravilla de la sincronización

Imagine la sincronización como una forma de que las cosas se muevan juntas en perfecta armonía, casi como si estuvieran bailando con la misma melodía. Es como si todos siguieran los mismos pasos en una rutina de baile. Piense en ello como un equipo bien coordinado que trabaja para un objetivo común, guiado por el ritmo de pequeños osciladores.

Pero, ¿por qué las cosas se sincronizan? La sincronización ocurre cuando diferentes partes o entidades se influyen entre sí, lo que hace que se muevan al unísono. Es como si todos reconocieran un ritmo oculto creado por estos osciladores que guía sus acciones, convirtiendo lo que podría parecer una actividad aleatoria y caótica en una actuación sincronizada con un ritmo claro y compartido.

Las espectaculares sincronizaciones de la naturaleza

La naturaleza proporciona algunos de los ejemplos de sincronización más encantadores en nuestras vidas, algunos de los cuales se explican a continuación:

Luciérnage

Imagine una cálida noche de verano con luciérnagas iluminadas la noche. Estos pequeños insectos crean una pantalla mágica, cada uno después de un ritmo interno y observando a otros de cerca para mantenerse sincronizados.

Las luciérnagas iluminan el cielo. (Créditos: Anoke/Shutterstock)

Es como si todos estuvieran leyendo del mismo guión, creando un fenómeno fascinante en perfecta armonía. Esta increíble sincronización es posible por sus relojes biológicos internos, que son como temporizadores finamente sintonizados que orquestan sus increíbles espectáculos de luces.

La órbita y la órbita de Moon

Mire hacia arriba en el cielo nocturno y notará que el mismo lado de la luna siempre se enfrenta a la tierra. Esto se llama bloqueo de marea, por el cual la luna ha aprendido a moverse con gracia con nuestro planeta, mostrando la sincronización celestial.

Una vista artística del bloqueo de marea. Puedes ver que un lado de la luna siempre se enfrenta a nuestra tierra. (Créditos: Smurrayinchester/Wikimedia Commons)

La mayoría de las lunas grandes en nuestro sistema solar están bloqueadas con sus planetas, un fenómeno que ocurre en unos pocos cientos de miles de órbitas.

Sincronización en nuestro cuerpo

Dentro de su cuerpo, la sincronización está en el corazón de mantener la salud y el equilibrio. Sus trabajos internos son una sinfonía de actividades orquestadas por su reloj biológico y sus pequeños osciladores:

Ondas cerebrales

Dentro de su cerebro, las neuronas se comunican recibiendo turnos enviando señales guiadas por osciladores neurales. Piense en ello como un grupo de amigos que trabajan juntos para resolver un rompecabezas. Cuando las neuronas se sincronizan, su cerebro opera de manera eficiente. Esta sincronización es crucial para pensar, recordar y aprender, transformar una mezcla de pensamientos en patrones organizados sobre los que se pueden actuar.

Una imagen artística de la sincronización de las ondas cerebrales. (Créditos: usuario19987712/freepik)

Vale la pena señalar que ciertas afecciones médicas, como la epilepsia, pueden estar relacionadas con un nivel excesivo de sincronización en la actividad cerebral, lo que destaca que la sincronización no siempre tiene efectos positivos.

Ritmo cardíaco

Las células especializadas de su corazón, conocidas como células de marcapasos, envían señales que crean un ritmo constante, similar a un tambor de tocas en la música. Cuando estas células trabajan juntas, su corazón funciona suavemente, asegurando la circulación sanguínea adecuada. Sin embargo, si pierden su ritmo, es como una banda que se desarrolla fuera de sincronización, lo cual no es bueno para la salud de su corazón. Esta sincronización es vital, convirtiendo una acción de bombeo potencialmente caótica en un latido confiable y organizado.

Sincronización en la vida cotidiana

Piense en su rutina diaria, desde despertarse hasta acostarse, y se dará cuenta de que la sincronización está a su alrededor. Es como el conductor invisible de una sinfonía, asegurando que diferentes elementos funcionen juntos sin problemas. Aquí hay algunos ejemplos diarios:

Relojes de péndulo

Los relojes de péndulo son ejemplos clásicos de sincronización en la vida cotidiana. Los péndulos girantes de estos relojes se mueven hacia adelante y hacia atrás de manera coordinada. Logran la sincronización a través del acoplamiento mecánico de sus péndulos, y esta sincronización asegura que mantengan un tiempo preciso.

Un reloj de péndulo. (Créditos: elementos AZ-Blt/Envato)

Música y movimiento

¿Alguna vez has notado cómo tocas naturalmente tu pie al ritmo cuando escuchas tu canción favorita? Eso es sincronización en acción. La música establece el ritmo, y casi inconscientemente sigues. Es como mover su cuerpo a una melodía familiar, convirtiendo pasos aleatorios en un baile coordinado.

Dispositivos eléctricos

Sus dispositivos, como teléfonos inteligentes y computadoras, están llenos de pequeños componentes que trabajan juntos, al igual que un equipo que colabora en un proyecto. Se sincronizan para realizar tareas como enviar mensajes o jugar juegos sin problemas.

Peatones en un puente

Imagine cruzar un puente ocupado con otras personas. Puede parecer que todos están bailando con el mismo ritmo que todos se mueven juntos, pero evitan toparse entre sí. Esta coordinación tácita es la sincronización en el trabajo.

Aplausos en conciertos

Cuando asiste a un concierto y aplaude, puede notar que sus aplausos comienzan a alinearse con los que lo rodean. Es como una alegría comunitaria que naturalmente cae en armonía, creando un sonido unificado.

Audiencia aplaudiendo en un concierto. (Créditos: natali_brill/freepik)

La sincronización, guiada por los osciladores, es un concepto esencial que trae orden a nuestro mundo. Muestra cómo los elementos aparentemente no relacionados pueden armonizar cuando están influenciados por ritmos compartidos y sistemas oscilatorios en nuestras experiencias cotidianas.

La ciencia detrás de la sincronización: osciladores y acoplamientos

Ahora, salgamos de la naturaleza y en nuestra vida cotidiana para ver cómo la sincronización está a nuestro alrededor, a menudo guiada por los osciladores.

Osciladores son los jugadores clave en sincronización. Son elementos que se repiten, como un péndulo oscilante, un disparo de neuronas o incluso el flasheo de las luciérnagas. Cada oscilador tiene su ritmo o frecuencia natural.

Un ejemplo de movimiento oscilatorio de nuestra vida diaria. Un niño balanceándose en un columpio. (Créditos: Lunamarina/Freepik)

Acoplamientospor otro lado, representan las interacciones entre estos osciladores. Los acoplamientos son cómo los osciladores se influyen entre sí. Por ejemplo, los péndulos en una superficie o neuronas compartidas conectadas en una red.

La magia ocurre cuando los osciladores interactúan a través de los acoplamientos. Esta interacción se puede describir con precisión utilizando modelos matemáticos, como el modelo Kuramoto.

El modelo de Kuramoto: desbloqueando los secretos de la sincronización

En el ámbito de las matemáticas, el modelo Kuramoto, desarrollado por Yoshiki Kuramoto en la década de 1970, se destaca como un marco fundamental para comprender la sincronización. Este modelo considera dos factores críticos: la fuerza del acoplamiento entre los osciladores y la diversidad de sus frecuencias innatas.

Aquí está la parte intrigante: cuando los osciladores tienen frecuencias innatas variables, requieren acoplamientos fuertes para sincronizar. Básicamente, deben prestar mucha atención el uno al otro. Sin embargo, si los osciladores tienen frecuencias cercanas entre sí, incluso los acoplamientos débiles pueden conducir a la sincronización.

El modelo Kuramoto también revela un fenómeno de transición de fase fascinante. A medida que aumenta la resistencia de acoplamiento entre los osciladores, hacen la transición de repente del comportamiento caótico y no sincronizado a la sincronización armoniosa. Es como si alguien hubiera cambiado un cambio de trastorno a pedido, guiado por los principios de los osciladores y acoplamientos.

Metronómicos que caen en sincronización

La sincronización, guiada por osciladores y acoplamientos, no es solo una curiosidad científica; Tiene profundas implicaciones. Los investigadores ahora están utilizando este conocimiento para explorar la teoría de la información semántica: comprender cómo la vida y el universo obtienen significado de la armonía y la sincronización.

Entonces, ahora has explorado el cautivador mundo de la sincronización, donde los pequeños osciladores orquestan el ritmo oculto que transforma el caos en un baile de orden bellamente coreografiado. Ya se trate de luciérnagas que se iluminan la noche, las neuronas en su cerebro trabajando juntas o los osciladores en su canción favorita, la sincronización, guiada por estos notables sistemas oscilatorios, es un concepto esencial que aporta orden a nuestro mundo aparentemente caótico.

Has dado un paso al mundo intrigante de los ritmos ocultos, pero si te sientes sincronizado con este tema, ¡hay mucho más que aprender sobre los secretos de la sincronización!

Referencias (haga clic para expandir)

1. Conceptos fundamentales de sincronización.
2. ¿Cómo se sincronizan las luciérnagas? Los estudios sugieren un nuevo …
3. Las ondas cerebrales sincronizadas permiten un aprendizaje rápido.