Autor: techieguys

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La evolución puede ocurrir en dos frentes: la evolución rápida y adaptativa ocurre en períodos de tiempo más cortos, desde unos pocos miles de años hasta incluso unas pocas décadas, mientras que la macroevolución que conduce a la formación de diferentes especies a menudo ocurre en períodos de tiempo más largos, generalmente unos cientos de miles. a millones de años. También hay casos de nuevas especies que se forman en tan solo unos pocos años, como el caso de los pinzones de las Islas Galápagos.

La Tierra existe desde hace aproximadamente 4.500 millones de años. Durante este tiempo, numerosos organismos, desde peces antiguos y humanos modernos hasta bacterias y dinosaurios, evolucionaron, prosperaron y, en ocasiones, se extinguieron.

Los humanos, tal como los conocemos, existen desde hace sólo unos pocos cientos de miles de años: una pequeña fracción de la historia de nuestro planeta. Se cree que la evolución de los organismos ocurre en una escala de tiempo geológico de millones de años, sin embargo, podemos observar cómo los organismos que nos rodean evolucionan hacia formas modificadas durante nuestra corta historia humana. ¿Cómo es posible que las plantas y los animales tardaran millones de años en evolucionar, pero que podamos ser testigos de la evolución de nuevas especies de aves en unas pocas décadas y de nuevas cepas bacterianas en unas semanas?

Numerosos organismos han evolucionado, prosperado y se han extinguido en la Tierra durante los últimos 4.500 millones de años (Créditos: alionaprof/Shutterstock)

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Dos tipos de evolución

Los biólogos han propuesto que existen dos tipos de evolución: evolución adaptativa ocurre en períodos de tiempo cortos, mientras que macroevolución ocurre durante millones de años. Esto significa que es posible que los cambios rápidos en las poblaciones no siempre produzcan un cambio duradero en la especie. Se necesitan millones de años para establecer un cambio duradero.

Los científicos explican esto con el ejemplo de los humanos. Hoy en día, los humanos somos unos cuantos centímetros más altos que hace 200 años, pero eso no significa que seguiremos creciendo cada año y terminaremos siendo unos pocos pies más altos en promedio después de miles de años. Es posible que sigamos creciendo o no, y es posible que comencemos a acortarnos.

Otro ejemplo proviene de los caballos. Cuando se compararon caballos separados por algunas generaciones, se observaron muchos pequeños cambios en sus huesos. Cuando se compararon caballos separados por unos pocos millones de años, en realidad hubo menos cambios.

Cuando se compararon caballos separados por unas pocas generaciones, se observaron muchos pequeños cambios en sus huesos, pero cuando se compararon caballos separados por unos pocos millones de años, hubo menos cambios observables. (Créditos: Aldona Griskeviciene/Shutterstock)

La evolución rápida puede ocurrir en unas pocas generaciones, generalmente en respuesta a ciertos cambios en el medio ambiente, pero es posible que este cambio rápido no persista. Los cambios importantes tardan millones de años. Cuando un cambio persiste, las condiciones que lo provocan (medio ambiente, depredadores o causas antropogénicas) también deben persistir y estar presentes en amplias regiones durante millones de años.

Este fenómeno se ha comparado con el mercado de valores. Si observamos las fluctuaciones diarias del precio de las acciones, el sistema parece bastante inestable. Ahora, si nos alejamos y comparamos el precio durante un período de tiempo más largo, el mercado parece mucho más estable.

Por lo tanto, si calculamos las mutaciones del ADN en unos pocos miles de años, veremos más mutaciones que si calculamos la misma métrica en unos pocos millones de años. Muchas mutaciones ocurren en un corto período de tiempo, pero durante un período más largo, estas mutaciones se enmascaran entre sí y/o la selección natural elimina las mutaciones nocivas y desventajosas.

Los ciclos reproductivos determinan la velocidad evolutiva

Cada vez que un organismo se reproduce, se introducen algunos cambios aleatorios (mutaciones) en su constitución genética. Los organismos que tienen ADN bicatenario tienen un corrector para corregir errores, pero no todos los errores se corrigen. Los virus no tienen correctores, por lo que acumulan mutaciones a un ritmo mucho más rápido. En consecuencia, cada pocos meses tenemos nuevas cepas del virus de la gripe y del COVID-19.

Si estos cambios aleatorios dan como resultado un cambio en la función que hace que el organismo se adapte mejor a su entorno, entonces es probable que este cambio persista. La evolución ocurre cuando la selección natural favorece ciertos cambios genéticos que resultan en algún tipo de supervivencia o ventaja reproductiva.

Los organismos que se reproducen cada pocas horas (como las bacterias) evolucionan a un ritmo mucho más rápido que los organismos que tardan meses (o incluso años) en reproducirse.

A veces pueden evolucionar nuevas especies en unos pocos años

Se estima que hay un billón de especies (la mayor parte de las cuales, al parecer, está formada por vida microbiana) en la Tierra. Los científicos estiman que la especiación, en promedio, ocurre cuando las mutaciones se acumulan durante dos millones de años, pero existen algunas excepciones. La velocidad a la que se pueden formar nuevas especies varía según el tipo de organismo y el medio ambiente.

Una de las características definitorias de las especies es el aislamiento reproductivo, lo que significa que los individuos de dos especies diferentes no pueden aparearse en condiciones naturales. Sin embargo, este criterio no puede aplicarse a las bacterias, ya que no se reproducen sexualmente.

Para que se produzca la evolución, necesitamos cambios heredados, por lo que el tiempo de generación o la velocidad a la que se reproduce una especie es un factor crucial para determinar su consiguiente velocidad de evolución.

Un estudio sobre pinzones observó que un tipo de pinzón que vivía en la isla Galápagos se mudó a otra isla donde se apareó con otra ave nativa. ¡Esto resultó en la formación de una nueva especie en tan solo tres generaciones!

Un tipo de pinzón que vive en la isla Galápagos se mudó a otra isla donde se apareó con otra ave nativa y dio lugar a la formación de una nueva especie (Créditos: wirestock/Envato Elements)

Las plantas pueden duplicar su genoma en una semilla (lo que se conoce como poliploidía) y formar una nueva especie porque es posible que este poliploide no pueda cruzarse y reproducirse sexualmente con la forma diploide original de la planta.

Las bacterias pueden reproducirse en cuestión de horas y, por tanto, formar nuevas especies en días o años.

La evolución adaptativa puede ocurrir en un período de tiempo relativamente corto

Un ejemplo de evolución adaptativa a través de la selección natural es la evolución del pez bacalao del río Hudson, que se volvió resistente a las sustancias químicas tóxicas. General Electric liberó contaminantes tóxicos en el río Hudson entre 1947 y 1976, y estos contaminantes se depositaron entre los sedimentos en el fondo del río. Normalmente, estos contaminantes tóxicos matan a los peces en el río, pero el bacalao del Atlántico evolucionó para sobrevivir en presencia de este contaminante tóxico durante un corto lapso de sólo 60 años.

Este tipo de evolución adaptativa ocurrió cuando una mutación aleatoria hizo que un pez individual con una variante genética fuera más capaz de sobrevivir en un entorno desafiante mientras los demás estaban desapareciendo. La variante superviviente reprodujo y produjo más variantes. En el transcurso de unas pocas generaciones, las variantes se convirtieron en la población dominante, ya que tenían una genética ventajosa.

La evolución humana se ha acelerado en los últimos años (Créditos: Freepik)

Los seres humanos también están en continua evolución. Un estudio reciente concluyó que la evolución humana, “[…] Se aceleró en los últimos 40.000 años y se ha vuelto 100 veces más rápido en los últimos 5.000 años”. Los investigadores observaron que el 7% del genoma humano, que representa alrededor de 1.800 genes, ha mostrado signos de evolución acelerada. Se propuso que muchos de estos cambios evolutivos son en respuesta a la dieta (como la capacidad de digerir mejor el almidón, los ácidos grasos y la lactosa) o a enfermedades (como la malaria, el SIDA y la tolerancia a la fiebre amarilla en los africanos).

Conclusión

La velocidad de la evolución varía según la especie y la fuerza evolutiva que se aplica. Es probable que los cambios que ocurren en respuesta a un entorno determinado y hacen que la variante se adapte más a la supervivencia en el entorno se hereden y se establezcan en la población. Sin embargo, estos cambios a corto plazo pueden persistir o no en una escala de tiempo geológica más larga.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. ¿Cuánto tiempo lleva la evolución? Sucede en dos diferentes….
2. Un cambio evolutivo duradero tarda alrededor de un millón de años.
3. La evolución es más lenta de lo que parece y más rápida de lo que piensas.
4. ¿Cuánto tardan las nuevas especies en evolucionar?
5. Lamichhaney, S., Han, F., Webster, MT, Andersson, L., Grant, BR y Grant, PR (12 de enero de 2018). Rápida especiación híbrida en los pinzones de Darwin. Ciencia. Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS).
6. Un río tóxico significa una rápida evolución para una especie de pez.
7. La evolución humana se está acelerando.

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Las Tres Hermanas se refiere a una técnica agrícola de intercalar maíz, frijol y calabaza en la misma finca. Las comunidades indígenas practicaban esto, ya que sostenían que los tres cultivos ayudaban al crecimiento del otro. La práctica desapareció debido a la influencia europea en la agricultura y la vida cultural de los pueblos indígenas.

Mucho antes de que se desarrollaran los conceptos modernos de agricultura sostenible y cultivos intercalados, los pueblos indígenas de América del Norte y Central practicaban una forma de agricultura en la que cultivaban tres especies diferentes (pero complementarias) en un espacio compartido. Estas tres especies fueron llamadas las «Tres Hermanas», en referencia a cómo prosperaron juntas. Las Tres Hermanas eran maíz, frijol y calabaza. Cuando se cultivaban en proximidad, se «alimentaban» mutuamente y proporcionaban una nutrición equilibrada a los indígenas.

Estos cultivos fueron llamados “Diohe'ko” en el idioma local, que significa “los que nos sostienen”. Estos cultivos sostenían la vida, tanto nutricional como espiritualmente. Los nativos americanos de Séneca creían que los espíritus de estos tres cultivos eran inseparables. Las mujeres incluso realizaban rituales destinados a despertar los espíritus de las tres hermanas.

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Los comienzos

Se cree que el método de cultivo de las Tres Hermanas se originó en Mesoamérica (un término que se refiere a la región desde el centro de México hasta Centroamérica) hace casi 3.500 años y luego se extendió hacia el norte hasta el resto de América del Norte, incluido Canadá. Y el registro más antiguo de la agricultura de las Tres Hermanas en Nueva York es del año 1070 d.C.

Según la leyenda de los nativos americanos, las tres hermanas surgieron milagrosamente de la «hija de la Mujer del Cielo».

(https://www.nps.gov/tont/learn/nature/the-tres-sisters.htm)

Cuando los colonos europeos llegaron en el siglo XV, encontraron que al menos 15 naciones nativas americanas en el noreste de América y Canadá cultivaban las Tres Hermanas.

Los nativos americanos cultivaban maíz, frijoles y calabazas en un espacio compartido

¿Cómo crecieron las tres hermanas?

La forma de agricultura de las Tres Hermanas aprovecha los diferentes hábitos de crecimiento, formas de plantas, rasgos agronómicos y valores nutricionales de estas tres especies.

Los cultivos se sembraron sin arar el suelo, lo que preservaba la materia orgánica del suelo y aseguraba que el suelo no se perdiera por erosión.

Normalmente los hombres participaban sembrando semillas. Más tarde, los hombres se ocuparon de expediciones de caza, misiones diplomáticas o responsabilidades militares, por lo que las mujeres se ocuparon de las granjas y recolectaron la cosecha. Las mujeres trabajaron juntas en comunidades. No era sólo un sistema agrícola, sino que estaba estrechamente asociado con su cultura, con muchas historias y ceremonias asociadas a ella.

Los hombres participaron en la siembra inicial, mientras las mujeres cuidaban las fincas y recolectaban la cosecha (Créditos: Ruslana Iurchenko/Shutterstock)

Primero, los agricultores sembraron el maíz. Cuando las plántulas de maíz comenzaron a crecer, regresaron y agregaron más tierra alrededor de la planta de vez en cuando para formar una pequeña colina. Esta colina tendría aproximadamente 1 pie de alto y 2 pies de ancho.

Aproximadamente 2 o 3 semanas después de sembrar los granos de maíz, los agricultores sembraron frijoles en la misma colina. Los frijoles agregaron nitrógeno al suelo a través de bacterias simbióticas presentes en sus raíces. A medida que crecían los frijoles, los tallos de maíz servían como enrejado. A su vez, los frijoles ayudaron al maíz a sobrevivir a los fuertes vientos al sujetarse a los tallos con sus enredaderas entrelazadas.

Finalmente, sembraron calabazas entre los cerros. La calabaza es un cultivo de bajo crecimiento y hojas grandes. Estas hojas cubrían el suelo para preservar la humedad del mismo y prevenir las malas hierbas. Algunas variedades de calabaza también tenían espinas, que mantenían a las plagas de animales como ciervos y mapaches lejos de los campos de cultivo.

Las grandes hojas de calabaza cubrieron el suelo para preservar la humedad y también evitaron las malas hierbas (Créditos: JoannaTkaczuk/Shutterstock)

Los cultivos intercalados hicieron un uso eficiente de la luz, los nutrientes y el agua. Este sistema agrícola recibió el nombre de Tres Hermanas porque las tres especies se nutrían entre sí, ¡como hermanos en una familia feliz! El sistema agrícola no necesitaba fertilizantes ni herbicidas y redujo la presión de las enfermedades debido a los cultivos mixtos.

Los agricultores guardaron las semillas de las mejores plantas para volver a crecer la siguiente temporada. A lo largo de los siglos, numerosas variedades locales se adaptaron al entorno local que se desarrolló. Sin embargo, algunas de las semillas (y la diversidad genética) se perdieron cuando los colonos europeos obligaron a los nativos americanos a abandonar sus tierras.

Nutrición complementaria

Las Tres Hermanas se complementaban entre sí en lo que respecta a la nutrición, actuando conjuntamente como una fuente rica en fibra, proteínas, carbohidratos y una variedad de vitaminas y minerales.

Los estudios han demostrado que las tres especies producen más energía y más proteínas cuando se cultivan juntas que cuando se cultivan en monocultivos en la misma zona.

El maíz contiene grandes cantidades de energía y menos proteínas, pero los frijoles contienen altas concentraciones de proteínas. Los aminoácidos esenciales de las proteínas del maíz y los frijoles se complementan entre sí. La proteína del maíz carece de lisina y triptófano, pero tiene suficiente metionina. Los frijoles tienen muy poca metionina, pero poseen un alto nivel de lisina.

El maíz, los frijoles y la calabaza se complementan en nutrición.

La pulpa de calabaza tiene altos niveles de vitamina A y bajos niveles de proteína. Las semillas de calabaza, sin embargo, son una buena fuente de energía y proteínas.

Dicho todo esto, el valor nutricional de un cultivo depende de cuándo se consume. El maíz inmaduro (maíz dulce), los frijoles (judías verdes) y la calabaza tienen menos valor nutricional que sus versiones completamente maduras. Los tres también pueden transportarse y almacenarse durante un largo período de tiempo cuando se cosechan en su madurez.

¿Por qué se suspendió esta agricultura?

La forma de agricultura de las Tres Hermanas fue descontinuada gradualmente cuando los europeos se establecieron en América del Norte. Los nativos americanos fueron empujados a tierras que eran menos fértiles y ya no podían cultivar libremente. A las mujeres nativas americanas solo se les permitía cultivar en pequeños jardines, mientras que a los hombres se les obligaba a practicar monocultivos. Los niños nativos americanos fueron enviados a internados donde no aprendieron sobre las técnicas agrícolas de los nativos americanos y sus hábitos alimentarios fueron cambiados a comida occidental. Sin hábitos alimentarios y culturas tradicionales, las granjas de Three Sisters fueron totalmente erradicadas en la década de 1930.

Conclusión

La agricultura sostenible cuida el medio ambiente, mejora la vida y proporciona alimentos suficientes. Farming the Three Sisters se encarga de estos tres requisitos. Además, las tres especies favorecen el crecimiento de las demás y los estudios han demostrado que crecen mejor juntas que solas. Este sistema de cultivo ha sido ampliamente estudiado, no sólo desde el punto de vista agrícola, sino también por su valor histórico y antropológico. Incluso hoy en día, este sistema de cultivo se recomienda para pequeños jardines. Los investigadores también están trabajando con comunidades nativas americanas contemporáneas para reintroducir este sistema agrícola en sus tierras.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. Las tres hermanas de la agricultura indígena americana.
2. Lewandowski, S. (marzo de 1987). Diohe'ko, las tres hermanas en la vida de Séneca: implicaciones para una agricultura nativa en la región de Finger Lakes del estado de Nueva York. Agricultura y Valores Humanos. Springer Science y Business Media LLC.
3. Las Tres Hermanas: Sostenedoras de la Vida.
4. Vista del rendimiento de los alimentos y análisis de nutrientes de los tres….
5. Devolviendo las 'tres hermanas': maíz, frijol y calabaza.
6. Ngapo, TM, Bilodeau, P., Arcand, Y., Charles, MT, Diederichsen, A., Germain, I.,… Gariépy, S. (3 de marzo de 2021). Preparación histórica de alimentos indígenas utilizando productos del sistema de cultivos intercalados de las Tres Hermanas. Alimentos. MDPI AG.
7. Landón, Amanda. «El 'Cómo' de las Tres Hermanas: Los orígenes de la agricultura en Mesoamérica y el nicho humano». Antropólogo de Nebraska, enero de 2008, https://digitalcommons.unl.edu/nebanthro/40.

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Herramientas y métodos como la radioastronomía y la espectroscopia han ayudado a los científicos a estudiar los campos magnéticos «ocultos» alrededor de las estrellas.

En el cosmos, los campos magnéticos, aunque no visibles a través de telescopios, desempeñan un papel crucial e influyen en cuerpos celestes que van desde estrellas y planetas hasta galaxias enteras. Estas fuerzas magnéticas permanecen ocultas a la vista directa, lo que supone un desafío para los astrónomos, ya que estudiarlas se vuelve más difícil, especialmente en la proximidad de las estrellas. Para abordar esto, los astrónomos emplean herramientas científicas que involucran partículas cargadas, luz polarizada y radioastronomía.

Los campos magnéticos existen en todo el universo, rodeando objetos como planetas, estrellas y galaxias. A diferencia de las estrellas que brillan intensamente o las galaxias que forman hermosos patrones, los campos magnéticos no emiten luz visible. Este enigma científico significa que los astrónomos deben utilizar métodos prácticos para comprender estas fuerzas magnéticas ocultas.

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Ondas de radio

Las ondas de radio, una forma de radiación electromagnética, comparten características con la luz visible, pero poseen longitudes de onda más largas y frecuencias más bajas. Estos atributos hacen que las ondas de radio sean muy adecuadas para navegar por las vastas extensiones del espacio y penetrar incluso las nubes cósmicas más densas.

A diferencia de la luz visible, que puede ser dispersada o absorbida por el polvo y el gas interestelar, las ondas de radio pueden viajar a través de estos granos de polvo y nubes. Los astrónomos estudian estos gases en longitudes de onda de radio para comprender el papel del polvo en diversos fenómenos astrofísicos.

Partículas cargadas y campos magnéticos

Si bien los campos magnéticos en sí no se pueden ver directamente, tienen un gran impacto en el comportamiento de las partículas cargadas en el espacio. Esta interacción entre campos magnéticos y partículas cargadas ofrece a los científicos una forma útil de estudiarlos.

Líneas de campo electromagnético alrededor de la Tierra (Créditos: randy184/Freepik)

Piense en las auroras de la Tierra: esas hermosas luces que a menudo se pueden ver en las regiones polares. Ocurren cuando partículas cargadas del viento solar del Sol interactúan con el campo magnético de la Tierra. Estas partículas siguen las líneas de este campo magnético y, a veces, chocan contra los gases de nuestra atmósfera. Cuando esto sucede, producen tanto luz visible (lo que vemos como la aurora) como luz de radio, que no podemos ver, pero podemos detectar con instrumentos especiales. Estas luces nos muestran cómo funcionan los campos magnéticos.

De manera similar, los campos magnéticos alrededor de las estrellas y otros objetos cósmicos pueden capturar partículas cargadas, que luego emiten luz a medida que se mueven a lo largo de estas vías magnéticas. Esto se llama radiación sincrotrón y ocurre cuando las partículas cargadas, bajo la influencia de fuertes campos magnéticos, se aceleran mucho. A medida que siguen las líneas del campo magnético, emiten radiación en diferentes longitudes de onda, incluidas ondas de radio.

Espectroscopia de estrellas combinada con el efecto Zeeman

La espectroscopia es una técnica que disecciona la luz en sus colores o longitudes de onda constituyentes, utilizando un enfoque fundamental para estudiar los cuerpos celestes. Los astrónomos capturan la luz emitida por una estrella y la someten a un prisma o rejilla de difracción, generando un espectro. Dentro de este espectro, los científicos estudian líneas espectrales específicas influenciadas por el efecto Zeeman en presencia de un campo magnético. El desplazamiento y división de estas líneas proporciona información crítica sobre la fuerza y ​​orientación del campo magnético.

Espectros atómicos que muestran diferentes tipos de espectros (Créditos: Julee Ashmead/Shutterstock)

En el siglo XIX, el físico holandés Pieter Zeeman observó que cuando los electrones de un átomo cambian de nivel de energía en presencia de un campo magnético, las líneas espectrales producidas por el átomo se dividen en múltiples componentes. Este fenómeno se denominó más tarde efecto Zeeman. Cuando se aplica al estudio de las estrellas, permite a los astrónomos detectar la presencia y medir la fuerza de los campos magnéticos.

Mapeo de campos magnéticos en galaxias

Si bien estudiar estrellas individuales y agujeros negros es fascinante, la radioastronomía permite a los científicos observar galaxias enteras y las vastas áreas de espacio que llenan. En nuestra galaxia, la Vía Láctea, los campos magnéticos se extienden hasta el espacio entre las estrellas, que está lleno de gas y polvo ionizado.

El gas ionizado, aunque no emite mucha luz por sí solo, tiene una propiedad interesante cuando interactúa con la luz polarizada. A medida que la luz polarizada de fuentes como los púlsares pasa a través del gas ionizado, su dirección cambia. A esto lo llamamos rotación de Faraday, y cuánto cambia depende de la frecuencia de la luz y de la cantidad de gas ionizado presente.

Al estudiar los cambios en la luz polarizada de los púlsares en diferentes frecuencias, los científicos pueden crear mapas que muestren dónde se encuentra el gas ionizado en nuestra galaxia. Dado que el gas ionizado tiende a alinearse con las líneas del campo magnético, esto nos ayuda a mapear el campo magnético galáctico.

Conjunto de radiotelescopios en ALMA (Créditos: Framalicious/Shutterstock)

Incluso podemos medir los campos magnéticos de galaxias a miles de millones de años luz de distancia. Por ejemplo, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) midió recientemente el campo magnético de una galaxia tan lejana que su luz ya había viajado durante 11 mil millones de años para llegar a nosotros. Esta galaxia tiene mucho polvo y la luz que refleja y emite está polarizada, siguiendo la dirección de los granos de polvo. Dado que los granos de polvo a menudo se alinean con las líneas del campo magnético, los astrónomos pueden utilizar esto para mapear el campo magnético de las galaxias incluso en las partes más lejanas del universo.

Una última palabra

Las cosas que no podemos ver en el espacio son precisamente las que nos ayudan a comprender mejor el universo. Desde los misterios de la materia y la energía oscuras hasta los secretos ocultos de los agujeros negros y los campos magnéticos invisibles alrededor de estrellas y galaxias, la radioastronomía es una poderosa herramienta para descubrir las verdades ocultas del universo.

Mediante el uso de partículas cargadas, radiación sincrotrón y luz polarizada, los astrónomos pueden explorar el complejo mundo del magnetismo cósmico. Decodifican las señales magnéticas de las estrellas, rastrean cómo cambian los campos magnéticos en las galaxias y miran hacia atrás en el tiempo para estudiar galaxias antiguas. A medida que avanza la radioastronomía, estamos resolviendo sistemáticamente los misterios de los campos magnéticos alrededor de las estrellas, lo que nos brinda una comprensión práctica de los tesoros escondidos del universo.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. El secreto de los ciclos magnéticos de las estrellas | Centro de Astrofísica.
2. Estrellas.
3. Efecto Zeeman.

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Los productos orgánicos son más caros que los cultivos cultivados convencionalmente porque requieren más inversión para crecer y, a menudo, generan un rendimiento menor que los métodos agrícolas convencionales. Además, la exageración del marketing y la demanda de los consumidores también hacen subir el precio de los productos orgánicos.

Hay muchas afirmaciones que la gente hace sobre la agricultura orgánica. Se supone que es más saludable, más respetuoso con el medio ambiente y mejor para los agricultores. Básicamente, nos dicen que es mejor que la agricultura industrial.

Sin embargo, no siempre es beneficioso para su bolsillo, ya que los productos orgánicos casi siempre cuestan más que las frutas y verduras cultivadas convencionalmente. Un informe del USDA señaló que la prima de los alimentos orgánicos variaba entre el 15% para las cebollas y las zanahorias (lo que significa que las cebollas orgánicas cuestan un 15% más que las cebollas convencionales) hasta el 82% para los huevos y el 109% para la leche desnatada.

Los productos orgánicos son significativamente más caros que los convencionales (Créditos: prostock-studio/Freepik)

Los consumidores se sienten cómodos y confusos al saber que están comiendo alimentos que son mejores para el medio ambiente y a los consumidores que optan por alimentos orgánicos a menudo no les importa pagar el precio superior. Desafortunadamente, esto mantiene los productos orgánicos fuera del alcance de la persona promedio.

La pregunta es: ¿realmente cuesta mucho más producir alimentos orgánicos? ¿O las tiendas nos están cobrando injustamente para aumentar sus márgenes de beneficio?

Bueno, es un poco de ambas cosas. La producción de alimentos orgánicos cuesta más a los agricultores que la agricultura convencional, pero las tiendas también obtienen grandes ganancias.

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Los métodos de agricultura orgánica cuestan más

La agricultura orgánica requiere más mano de obra que la agricultura convencional. Consideremos la cuestión de las malas hierbas. Un agricultor convencional puede rociar un herbicida para matar solo las malezas, pero un agricultor orgánico que no usa ningún pesticida químico necesitará enviar a su equipo al campo para eliminar las malezas manualmente. Este trabajo manual puede costarle al agricultor más que el químico.

Muchas granjas orgánicas son operaciones dispersas y más pequeñas, por lo que es posible que no puedan hacer uso de la mecanización agrícola en la medida en que lo hacen las grandes granjas convencionales. Dicho esto, esto no se aplica a todas las granjas orgánicas. Hay grandes granjas orgánicas que operan como granjas convencionales y no practican prácticas agroecológicas.

Las granjas orgánicas, por definición, no utilizan productos químicos sintéticos. Sin embargo, sí utilizan productos químicos naturales y ciertos productos químicos orgánicos aprobados. Puede leer más sobre el uso de productos químicos en la agricultura orgánica aquí.

La diferencia entre los pesticidas sintéticos y los pesticidas orgánicos aprobados es que los pesticidas sintéticos son más específicos y requieren menos aplicaciones. Por otro lado, los pesticidas orgánicos como el dimetoato, el piretro, la azadiractina y el sulfato de cobre son más generalizados y requieren múltiples aplicaciones, lo que aumenta los costos de mano de obra.

A pesar de las múltiples fumigaciones de pesticidas, los cultivos orgánicos aún pueden perderse debido a plagas y enfermedades, y los agricultores pueden perder una cosecha entera. Esta es una pérdida enorme para los agricultores que deberá ajustarse en algún punto de las ventas de los otros cultivos.

La agricultura orgánica requiere más mano de obra (Créditos: pressfoto/Freepik)

Por último, la logística poscosecha de las granjas convencionales está bien establecida, mientras que las pequeñas granjas orgánicas están relativamente dispersas. Esto significa que es posible que los agricultores orgánicos tengan que llevar ellos mismos los productos al mercado, lo que costará mucho más.

Para complicar aún más las cosas, los productos orgánicos no pueden transportarse junto con los productos convencionales.

Las granjas orgánicas rinden menos

Un extenso metanálisis de 362 estudios publicados en 43 países con 67 cultivos sobre el rendimiento de las granjas orgánicas y convencionales concluyó que las granjas orgánicas, en promedio, rinden un 20% menos que las convencionales. Esto también significa que necesitaríamos más tierra para producir la misma cantidad de productos con agricultura orgánica que con agricultura convencional.

Otro metaanálisis también concluyó que los rendimientos de las granjas orgánicas son más bajos que los de las granjas convencionales y continuó explicando que la brecha de rendimiento depende del sistema agrícola, ya sea de secano o de riego, el tipo de cultivo y el tipo de suelo. . Sin embargo, cuando las granjas orgánicas y convencionales eran más comparables, la brecha de rendimiento llegaba al 34%.

Además del rendimiento, también debemos considerar la estabilidad del rendimiento. La estabilidad del rendimiento es la consistencia del rendimiento de un año a otro. Un metaanálisis que comparó 193 estudios concluyó que la estabilidad del rendimiento en las granjas orgánicas es menor que en las granjas convencionales. Una revisión cuantitativa más reciente de la productividad de las granjas orgánicas versus las granjas convencionales concluyó que cuando consideramos el rendimiento y la cantidad de cultivos cosechados, la productividad de las granjas orgánicas es entre un 29% y un 44% menor que la de las granjas convencionales.

Las granjas orgánicas rinden menos que las convencionales (Créditos: Freepik)

En general, estos estudios muestran que las granjas orgánicas tienen rendimientos más bajos que las granjas convencionales. En la sección anterior, discutimos cómo los costos agrícolas eran más altos en las granjas orgánicas. El agricultor necesita recuperar esta diferencia y la única manera de hacerlo sería vendiendo el producto a un costo más alto.

Las licencias y certificaciones cuestan dinero

En muchas partes del mundo, los agricultores orgánicos deben estar certificados. Las granjas son inspeccionadas periódicamente para garantizar que cumplen con las normas orgánicas. Muchas granjas orgánicas también obtienen una certificación de no OGM. Si bien el etiquetado de los alimentos está diseñado para informar al consumidor de dónde provienen sus alimentos y qué contienen, obtener la certificación y la licencia cuesta dinero. Estos costes adicionales se trasladan al consumidor.

La certificación orgánica es costosa y aumenta los costos agrícolas (Créditos: Starvector06/Freepik)

¡Porque pueden!

Aunque el número de granjas orgánicas ha aumentado con los años, todavía no son suficientes para satisfacer la demanda de alimentos orgánicos. Naturalmente, como la oferta es menor que la demanda, el precio de los alimentos orgánicos se ha disparado.

Los productos ecológicos también se consideran más saludables que los convencionales. Las agresivas campañas mediáticas destacan cómo comer alimentos orgánicos nos ayudará a ahorrar en gastos médicos, preservar el medio ambiente y hacer del mundo un lugar mejor. Se describe como una forma de “producir alimentos con un daño mínimo a los ecosistemas, los animales o los humanos”. A muchos consumidores no les importa pagar más por alimentos que son mucho «mejores».

Las campañas orgánicas suelen estar dirigidas a las élites urbanas que pueden permitirse los precios más altos de las frutas y verduras orgánicas. Este tipo de campañas de marketing atraen a estas personas y se sienten superiores al pagar más por algo que perciben como mejor. A veces se considera un símbolo de estatus comer alimentos orgánicos. Las tiendas aprovechan esta capacidad financiera y mantienen márgenes importantes en productos orgánicos.

Los consumidores deben tomar decisiones informadas sobre si pagarán o no la prima por los productos orgánicos (Créditos: frentic/Freepik)

Conclusión

A pesar de su creciente popularidad, los productos orgánicos siguen siendo un producto relativamente especializado dirigido a las élites urbanas. Muchos consumidores están dispuestos a pagar más por productos orgánicos por los beneficios percibidos para la salud y el medio ambiente, pero el aumento de precios coloca a los productos orgánicos fuera del alcance del consumidor promedio de clase media.

La agricultura orgánica cuesta más que las granjas convencionales. Sin embargo, las marcas y el marketing han aumentado aún más el precio de los productos orgánicos. Los beneficios percibidos para la salud y el medio ambiente de los productos orgánicos parecen justificar su precio superior.

Aparte de estos beneficios ambientales, informes como este han demostrado que los productos orgánicos no son mejores desde el punto de vista nutricional. Dado que el rendimiento orgánico es menor, también se necesitará más tierra para cultivar la misma cantidad de alimentos, quitándole así más tierra a los bosques naturales. Los productos orgánicos se venden a un precio superior y, a menudo, se envasan en plástico, lo que aumenta aún más su huella medioambiental. Finalmente, cuando los productos orgánicos se envían desde lugares distantes, se suma a la huella de carbono general.

El movimiento orgánico ha cobrado un importante impulso en los últimos años y, si la oferta puede igualar la demanda, los precios pueden volverse más asequibles. Al mismo tiempo, la marca y el marketing de los alimentos orgánicos han hecho un trabajo bastante bueno al presentarlos como superiores a los productos convencionales. En última instancia, depende del consumidor tomar una decisión informada que se ajuste a su zona de comodidad financiera.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. de Ponti, T., Rijk, B. y van Ittersum, MK (abril de 2012). La brecha en el rendimiento de los cultivos entre la agricultura orgánica y la convencional. Sistemas Agrícolas. Elsevier BV.
2. Knapp, S. y van der Heijden, MGA (7 de septiembre de 2018). Un metaanálisis global de la estabilidad del rendimiento en la agricultura orgánica y de conservación. Comunicaciones de la naturaleza. Springer Science y Business Media LLC.
3. Seufert, V., Ramankutty, N. y Foley, JA (25 de abril de 2012). Comparación de los rendimientos de la agricultura orgánica y convencional. Naturaleza. Springer Science y Business Media LLC.
4. Álvarez, R. (2021, 27 de junio). Comparación de la productividad de los sistemas agrícolas orgánicos y convencionales: una revisión cuantitativa. Archivos de Agronomía y Ciencias del Suelo. Informa Reino Unido Limited.
5. Prácticas sostenibles vinculadas al tamaño de la explotación en agricultura ecológica.
6. Investigación de primas de precios minoristas para alimentos orgánicos.

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Las profundidades del mar carecen de vida vegetal, lo que requeriría luz solar para producir alimento. Sin embargo, incluso sin la luz solar que alimenta la vida en la superficie de la Tierra, las criaturas de las profundidades marinas tienen adaptaciones que les permiten hacer de este hábitat su hogar, incluidas aquellas para cazar, alimentarse de materia en descomposición e incluso albergar bacterias que pueden producir alimentos sin luz del sol.

Las plantas desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la vida en la Tierra al proporcionar una gran cantidad de recursos esenciales. Lo hacen utilizando la energía del sol para provocar elaboradas reacciones químicas que nos proporcionan alimento y oxígeno. Sin embargo, las profundidades del océano, un misterioso y profundo abismo que abarca más de dos tercios de la superficie de nuestro planeta, presentan un desafío único. La luz del sol sólo llega a los 200 metros más altos del océano, donde es posible la fotosíntesis. Más abajo comienza el mar profundo, que es un mundo de presión aplastante, frío y oscuridad total. Estas condiciones son tan extremas que parecen inhóspitas para la vida…

¡Pero no es así! Hemos encontrado allí un ecosistema próspero, repleto de organismos fascinantes, aunque extraños.

Entonces, ¿cómo puede sobrevivir la vida en las profundidades del océano sin luz? ¿Hay plantas ahí abajo que produzcan alimentos?

La superficie del océano recibe mucha luz solar, mientras que las profundidades están completamente privadas de luz (Créditos: ArtesiaID/Freepik)

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El océano profundo y oscuro: un entorno hostil

El océano profundo se refiere a áreas a una profundidad superior a los 1.000 metros de la superficie del océano. A esa profundidad, la luz del sol no logra penetrar, lo que resulta en una oscuridad total. Esto contrasta marcadamente con los exuberantes y abundantes ecosistemas vegetales que se encuentran en muchos otros entornos de nuestro planeta.

El océano profundo generalmente se divide en varias zonas, donde las zonas batial, abisal y hadal representan los reinos del crepúsculo, la medianoche y las trincheras, respectivamente. La Zona Hadal se extiende a una asombrosa profundidad de 6.000 metros.

En estas zonas, la vida se ve muy diferente de lo que vemos más cerca de la superficie, tanto en la tierra como en el agua, ya que las condiciones difieren mucho. En las partes más profundas del océano, como la Fosa de las Marianas, la presión puede alcanzar la asombrosa cifra de 15.000 psi (libras por pulgada cuadrada), que es más de mil veces mayor que la presión atmosférica al nivel del mar. En la Zona Abisal, las temperaturas pueden rondar los 2-4°C (36-39°F), mucho más frías que las aguas superficiales. Además de esto, los nutrientes (incluidos elementos esenciales como el nitrógeno y el fósforo) suelen ser limitados en las profundidades del océano. Sin un suministro adecuado de nutrientes, los organismos enfrentan desafíos cuando se trata de sostener los procesos vitales.

Zonas oceánicas. La Zona Epipelágica recibe mucha luz solar. Por debajo de eso, la cantidad de luz solar disminuye constantemente y la Zona Hadal no recibe luz solar. (Créditos: Chris eh, K. Aainsqatsi/Wikimedia Commons)

La falta de luz solar y minerales, las inmensas presiones y las bajas temperaturas (entre otras condiciones) le han dado a la vida que existe allí una serie de adaptaciones únicas. Sin embargo, estas condiciones extremas significan que las plantas, la mayoría de las cuales necesitan luz solar para prosperar, están ausentes.

Ahora bien, sin plantas y sus confiables procesos de fotosíntesis, ¿cómo obtiene alimento la vida en las profundidades de los océanos? ¿Qué constituye la base de la red alimentaria de las profundidades marinas?

Quimiosíntesis: un proceso sin luz

Para compensar la ausencia de luz solar, los organismos de las profundidades marinas han aprovechado una ingeniosa fuente de energía alternativa conocida como quimiosíntesis. Este proceso sintetiza los alimentos utilizando moléculas inorgánicas presentes en las profundidades del mar como fuente de energía primaria, a diferencia de la fotosíntesis, que depende de la luz solar. Esto permite que los organismos prosperen en ambientes extremos, incluidos respiraderos hidrotermales, filtraciones frías y filtraciones de metano en aguas profundas.

En el corazón de la quimiosíntesis se encuentran las bacterias quimiosintéticas, que desempeñan un papel fundamental en la conversión de compuestos inorgánicos, como el sulfuro de hidrógeno (H2S), el metano (CH4) y el azufre elemental (S), en moléculas orgánicas. Estos compuestos orgánicos sirven como base de la cadena alimentaria en las profundidades del océano, sustentando una variedad de organismos únicos que están especialmente adaptados a sus duros hábitats.

En los respiraderos hidrotermales, las bacterias especializadas conocidas como bacterias del azufre desempeñan un papel crucial en el proceso quimiosintético. Estas bacterias metabolizan las sustancias químicas del fluido de los respiraderos hidrotermales, proporcionando la base de la cadena alimentaria para otros organismos que habitan en los respiraderos, incluidos gusanos tubulares gigantes, almejas y camarones. Mediante quimiosíntesis, estos organismos pueden prosperar en un ambiente completamente desprovisto de luz solar.

Esto hace que las bacterias quimiosintéticas sean cruciales para alimentar a innumerables organismos en las profundidades del mar, ya que son la capa base de una red alimentaria expansiva.

Los notables organismos del océano profundo

lo notable Gusanos tubulares gigantes (Riftia pachyptila), que puede alcanzar longitudes de más de dos metros y que a menudo se encuentran cerca de respiraderos hidrotermales, albergan bacterias quimiosintéticas dentro de sus cuerpos y dependen de los nutrientes producidos por estos microbios.

Izquierda: Gusanos tubulares gigantes cerca de las Islas Galápagos. Derecha: Mejillones quimiosintéticos en el Golfo de México. Albergan bacterias que utilizan sulfuro de hidrógeno o metano para producir alimentos. (Créditos: NOAA)

De alta mar mejillones son otro ejemplo de organismos simbióticos. Tienen tejidos branquiales especializados que albergan bacterias quimiosintéticas, lo que les permite obtener alimento de los minerales y productos químicos de los fluidos de los respiraderos hidrotermales. De alta mar almejasal igual que los mejillones, también albergan bacterias quimiosintéticas en sus tejidos branquiales. Estas criaturas se han adaptado para prosperar en las condiciones extremas que rodean los respiraderos hidrotermales. Además, diminuto camarones de ventilación se congregan cerca de respiraderos hidrotermales para alimentarse de bacterias quimiosintéticas que crecen en abundancia en estas áreas.

Química de quimiosíntesis: cómo funciona

Entonces, ¿cómo funciona la quimiosíntesis?

Para empezar, veamos cómo funciona la fotosíntesis. La fotosíntesis utiliza energía luminosa para convertir el dióxido de carbono en azúcares. Este es el proceso de conversión de la energía luminosa en energía química. En la quimiosíntesis, la energía de moléculas como el sulfuro de hidrógeno y el metano se utiliza para convertir el dióxido de carbono en alimento. Esencialmente, la quimiosíntesis convierte la energía química de una molécula en la energía química de otra molécula.

En resumen, la quimiosíntesis ocurre así:

6CO2 + 6H2O + 3H2S → C6H12O6 (Azúcar) + 3H2SO4 (Compuestos de Azufre)

En esta reacción, el sulfuro de hidrógeno se oxida para producir azúcar (en este caso, glucosa). Esta glucosa sirve como fuente de energía fundamental para las bacterias y otros organismos que forman la base de la cadena alimentaria en los ecosistemas quimiosintéticos.

Estas increíbles relaciones en los rincones más profundos de nuestro planeta deberían recordarnos a todos cuán adaptable y diversa puede ser la vida en este planeta.

Materia muerta desde arriba: un salvavidas desde la superficie

La quimiosíntesis por sí sola no explica toda la vida en las profundidades del océano. La Zona Afótica no sólo carece de luz solar, sino que también alberga otra importante fuente de energía: la materia muerta que cae de las aguas superficiales. En las capas superiores del océano, plantas microscópicas llamadas fitoplancton participan en la fotosíntesis, capturando energía del sol y creando materia orgánica, de la que luego se alimentan innumerables especies, que ascienden a través de la cadena alimentaria.

A medida que la vida en las regiones superiores del océano (el fitoplancton, los peces y las ballenas) muere, sus restos se hunden lentamente en las profundidades. Estos desechos orgánicos se hunden en el fondo del océano, algo que los biólogos marinos han denominado poéticamente nieve marina. Estos detritos orgánicos son una fuente fundamental de alimento para muchos organismos de aguas profundas que son incapaces de realizar quimiosíntesis. Las partículas ricas en carbono que forman la nieve marina proporcionan alimento a los animales que se alimentan por filtración, como esponjas, corales y ciertas especies de zooplancton.

A medida que desciende a las profundidades del océano, la nieve marina sirve como puente de conexión entre los dos mundos, proporcionando energía a los animales que de otro modo tendrían dificultades para encontrar una fuente estable de sustento. Los organismos de las profundidades marinas que no pueden acceder ni utilizar los puntos críticos quimiosintéticos dependen de esta materia orgánica que cae desde arriba para sostener su existencia.

Conclusión

Algunas de las adaptaciones más notables en la región de las profundidades marinas incluyen el gigantismo, con calamares colosales e isópodos gigantes que crecen hasta alcanzar tamaños asombrosos para soportar largos períodos entre comidas, así como cuerpos translúcidos que vuelven a las criaturas casi invisibles y estructuras resistentes a la presión que impiden que los organismos colapsando bajo el inmenso peso del océano arriba.

Además, las profundidades marinas fomentan una mayor esperanza de vida en especies como el tiburón de Groenlandia, lo que les permite prosperar con su lento metabolismo, a pesar de los limitados recursos alimentarios.

Comprender los secretos de las profundidades del océano no es simplemente una cuestión de curiosidad científica; es esencial para la preservación de estos ecosistemas únicos y delicados. Frente al cambio climático y la posible explotación de los recursos de las profundidades marinas, los esfuerzos continuos de exploración y conservación son vitales. Al hacerlo, podemos asegurarnos de que las maravillas de las profundidades del océano sigan cautivándonos e inspirándonos para las generaciones venideras.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. Quimiosíntesis.
2. Bioluminiscencia | Océano Smithsoniano.
3. El mar profundo.
4. Nieve marina: un elemento básico de las profundidades | Océano Smithsoniano.

Tabla de contenidos (haga clic para ampliar)

La exploración espacial se lleva a cabo desde hace muchos años, pero los científicos también han intentado recrear el espacio exterior en laboratorios en la Tierra.

Desde principios de los años 60, los humanos se han aventurado en el espacio, siendo el cosmonauta Yuri Gagarin la primera persona en traspasar la frontera con las estrellas. Hasta el día de hoy, los astronautas y cosmonautas han participado en diversas misiones espaciales, que van desde ir a la luna hasta permanecer en estaciones espaciales durante varios meses seguidos.

Este es el busto de Yuri Gagarin, la primera persona en ir al espacio, ubicado en Bucarest, Rumania. (Créditos: FrimuFilms/Shutterstock)

Como probablemente sepas, el espacio exterior es un lugar duro. La mayoría de las formas de vida tienen cero posibilidades de sobrevivir allí.

Evidentemente, esto dificulta la tarea de quienes se dirigen a dichos lugares, por lo que es necesario replicar entornos del espacio exterior en el laboratorio. Lo utilizamos para entrenar a los astronautas y probar la funcionalidad de los componentes que se utilizan en los satélites y telescopios espaciales.

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Instalaciones en la NASA

Uno de los centros más destacados a la hora de recrear entornos espaciales para actividades espaciales humanas es el Centro Espacial Johnson y el Centro de Entrenamiento Sonny Carter, operado por la NASA.

Una de las funciones esenciales de este centro es la formación de astronautas, especialmente para misiones espaciales. Los astronautas de las misiones Apolo lo utilizaron como parte de su entrenamiento y actualmente se utiliza para los astronautas que van a la Estación Espacial Internacional.

Una de las simulaciones del entorno espacial más importantes en el Centro de Entrenamiento Sonny Carter es el Laboratorio de Flotabilidad Neutral (NBL).

Aquí, la instalación simula la microgravedad del espacio exterior logrando flotabilidad neutra: la tendencia a equilibrar igualmente el hundimiento y la flotación.

Esta es una fotografía de la piscina del Laboratorio de Flotabilidad Neutral en Houston, Texas. (Créditos: Framalicious/Shutterstock)

El laboratorio en sí consta de una piscina de agua gigante. Aquí, los astronautas se preparan para caminatas espaciales usando pesas apropiadas o dispositivos de flotación para flotar dentro de la piscina y simular la gravedad cero. El NBL es el sucesor del Weightless Environment Training Facility (WETF), que anteriormente se utilizaba para entrenamiento en flotabilidad neutra.

Sin embargo, esta configuración no simula perfectamente la gravedad del espacio exterior. Los alumnos aún podrán sentir el peso de los trajes, sin mencionar el efecto de arrastre mientras están en el agua.

A pesar de estos problemas, la flotabilidad neutra es el método más fiable disponible para el entrenamiento en caminatas espaciales.

La NASA también tiene otras instalaciones ambientales espaciales en su cohorte. Estas instalaciones sirven para probar partes de diversas naves espaciales, instrumentación y su desempeño en entornos espaciales extremos. Algunas de estas instalaciones incluyen las diversas cámaras de vacío térmico, la instalación criogénica y de rayos X (XRCF), el complejo de entornos espaciales (SEC), el simulador de entorno espacial, etc.

Las cámaras térmicas de vacío proporcionan baja presión y el ambiente gélido del espacio exterior para probar naves espaciales y piezas electrónicas. Una de sus cámaras, llamada Cámara B, también alberga pruebas para operaciones tripuladas mediante la creación de una simulación de baja gravedad utilizando monorraíles elevados en una carcasa de vacío.

Los alumnos con sus trajes espaciales utilizan estos monorraíles para eliminar esencialmente su peso y permitirles moverse en dos direcciones horizontales.

Esta es una imagen de la Cámara de Vacío Térmico A, tomada desde el exterior. Es conocido por ser el centro de pruebas de las misiones Apolo y del Telescopio Espacial James Webb. (Créditos: Telescopio espacial James Webb de la NASA)

La SEC, situada en el Glenn Research Center, Ohio, se utiliza para probar varios escenarios que involucran estrés y vibraciones de sonidos, los impactos de la radiación electromagnética (potencialmente de las estrellas) y problemas que surgen de la exposición prolongada a las condiciones del vacío. También contiene una cámara de vacío que simula las condiciones del espacio, especialmente en términos de temperatura.

La cámara SEC alcanza condiciones de alto vacío utilizando bombas de desbaste. Las bombas de desbaste son un tipo de bomba de vacío mecánica que se utiliza para lograr condiciones de alto vacío. Para ello, utiliza sopladores de lóbulos giratorios hechos de lóbulos giratorios que controlan el flujo de aire que sale de la cámara, junto con bombas mecánicas.

Las bombas turbomoleculares y las bombas criogénicas ayudan a estos sopladores a alcanzar condiciones de vacío casi espaciales. Las cámaras alcanzan varias temperaturas utilizando una cubierta criogénica, que se calienta y enfría produciendo nitrógeno líquido y gaseoso.

Los efectos de la radiación electromagnética se llevan a cabo en otra cámara de la SEC llamada Space Power Facility (SPF). Aquí se realizan pruebas de interferencias electromagnéticas (EM) y compatibilidad electromagnética de los instrumentos. Garantiza que la radiación de las estrellas y otras fuentes no afecte negativamente a los objetos enviados al espacio.

Cámara de pruebas de Space Power Facility. (Créditos: Servicio de distribución de información visual de defensa)

El SPF realiza sus pruebas EM en una cámara de vacío con una cubierta interior de aluminio. Permite que las ondas EM se reflejen y permanezcan dentro de esa cámara, lo que lo hace útil para una amplia gama de experimentación EM.

El Simulador de Entorno Espacial (SES) tiene funcionalidades similares a las Cámaras de Vacío Térmico comentadas anteriormente. Se utiliza para probar artículos mucho más grandes. El Centro de Vuelos Espaciales Goddard alberga este simulador.

Las condiciones de vacío y temperatura se obtienen en el interior del SES mediante bombas mecánicas de pistón y criobombas y cubiertas cilíndricas que utilizan nitrógeno líquido y gaseoso, respectivamente (como el SEC). El SES también cuenta con instrumentos para detectar gases residuales y moléculas de otros compuestos dentro de la cámara.

La Agencia Espacial Europea y los vuelos parabólicos

La Agencia Espacial Europea (ESA) también cuenta con impresionantes entornos espaciales para entrenar a sus astronautas.

El Centro Europeo de Astronautas (EAC) en Alemania tiene un Centro de Flotabilidad Neutral similar al de la NASA. Esta piscina de 10 metros de profundidad también entrena a los astronautas para caminatas espaciales y ayuda a los astronautas en formación a utilizar herramientas en gravedad cero. La EAC también posee simulaciones del espacio exterior donde los astronautas pueden entrenar.

Una ilustración que muestra a los astronautas en piscinas flotantes submarinas. (Créditos: The img/Shutterstock)

La ESA ha emprendido vuelos parabólicos para comprender los efectos de la microgravedad en los humanos y realizar experimentos en dichos entornos. Si bien los experimentos de microgravedad se llevan a cabo en estaciones espaciales, los vuelos parabólicos son comparativamente más baratos y más convenientes de realizar.

Empresas privadas como Air Zero G y Zero-G Corporation también realizan vuelos parabólicos que generan una experiencia de microgravedad, incluso para el público en general. Películas como Apolo 13 y La Momia tuvieron procedimientos similares durante su producción; la primera realizó alrededor de 612 vuelos en parábola para obtener cuatro horas de entorno de microgravedad en el que filmar.

Imagen de la izquierda: Este es un cartel de la película Apolo 13. Se utilizaron vuelos parabólicos para simular un entorno de microgravedad para esta película. (Créditos: portadas del 15 de abril de 2009/Flickr) Imagen a la derecha: Esta es la imagen de la cápsula espacial que se utilizó durante el rodaje del Apolo 13. (Créditos: Caribb/Flickr)

Estas trayectorias de vuelo también se denominan trayectorias de vuelo «parabólicas», ya que la trayectoria general de estos vuelos parece parabólica. Una parte de esta trayectoria de vuelo (la trayectoria entre el tiempo de maniobra de 20 segundos y 40 segundos en el diagrama siguiente) es en realidad el vértice de una órbita altamente elíptica.

Esta órbita hipotética y elíptica gira alrededor del núcleo de la Tierra (y no alrededor de toda la Tierra). Por tanto, gran parte de él se encuentra dentro del manto y la corteza, dentro de la superficie terrestre.

El tiempo que el avión permanece en esta órbita elíptica es de unos 20-22 segundos. Esto se debe a que sólo una pequeña porción de esta órbita elíptica está fuera de la corteza terrestre y está disponible para que el avión maniobre. Si sigue esta trayectoria orbital durante demasiado tiempo, el avión podría regresar a la Tierra. Una vez que el avión entra en esta trayectoria orbital, todo lo que hay dentro está en completa caída libre.

Esta es la trayectoria de un avión que realiza vuelos parabólicos para alcanzar condiciones de gravedad casi nula. La trayectoria de vuelo y la órbita elíptica alrededor del núcleo de la Tierra coinciden durante el intervalo de tiempo de 20 a 45 segundos en esta figura, cuando está en gravedad cero. (Créditos: Wikimedia Commons)

Para alcanzar esta órbita, el avión primero debe acelerar y cabecear hacia arriba. Una vez que alcanza un ángulo de 50 grados durante este cabeceo, el avión se sumerge y entra en caída libre durante aproximadamente 22 segundos.

Durante ese tiempo, todo lo que hay dentro del avión es casi ingrávido, lo que crea un entorno de microgravedad. Sólo decimos «casi» porque la resistencia del aire sobre el avión le impide alcanzar la ingravidez absoluta. Una vez que el avión se levanta y sale de su caída libre, las personas dentro del avión ya no sienten su ingravidez.

Los experimentos de microgravedad ocurren durante estos 22 segundos. Una vez transcurridos esos 22 segundos, los pilotos vuelven a lanzar el avión hacia arriba. Los pilotos pueden realizar varias trayectorias parabólicas similares en un solo vuelo.

La imagen de un Airbus A300 B2, utilizado por Air Zero G para sus vuelos parabólicos. (Créditos: Wikimedia Commons)

Los científicos utilizan vuelos parabólicos para recrear entornos reales de baja gravedad sin utilizar agua ni dispositivos de flotación, como en las piscinas de flotabilidad neutra. Estos vuelos permiten que estos experimentos se realicen en condiciones lo más cercanas posible a las de estaciones espaciales, como la ISS.

Simulación de entornos de exoplanetas

Sin embargo, la cosa no termina ahí. Los científicos de la Universidad de Colorado Boulder están intentando replicar las atmósferas y climas de exoplanetas para realizar experimentos y determinar si podría existir vida en tales condiciones.

El instrumento utilizado para imitar el entorno de los exoplanetas pesa alrededor de 2.000 libras (un poco más de 900 kilogramos) y está formado por gruesas paredes de acero. A diferencia del frío glacial y las condiciones de vacío del espacio replicadas en las instalaciones mencionadas, este instrumento puede alcanzar altas temperaturas (hasta 1000 Kelvin) y alta presión (cien veces la presión atmosférica al nivel del mar).

Una vez que este instrumento obtiene las condiciones de alta temperatura y presión de algún exoplaneta, los científicos emiten láseres de peine de frecuencia dentro de ese instrumento. Registran las interacciones de estos haces con los gases dentro de la cámara.

La información espectral del planeta WASP-96 b, obtenida utilizando el Telescopio Espacial James Webb. Estos datos se pueden comparar con la información obtenida de las interacciones del láser en el instrumento mencionado anteriormente. (Créditos: Telescopio espacial James Webb de la NASA)

Los científicos comparan estas interacciones con los datos espectrales de las atmósferas de exoplanetas obtenidos con telescopios. Entonces podremos tener una mejor idea de la naturaleza de las condiciones atmosféricas y los patrones climáticos de estos planetas, lo que puede ayudarnos a encontrar planetas fuera de nuestro sistema solar que puedan albergar vida.

Una última palabra

Simular las condiciones del espacio exterior, incluido el bajo vacío, la gravedad cero e incluso las atmósferas de exoplanetas, puede resultar extremadamente útil. Además de poder experimentar cómo estos entornos afectan a los humanos y la vida (especialmente la microgravedad), lo utilizamos para entrenar a las personas para que vayan al espacio exterior. Es crucial para aquellos astronautas que vivirán y trabajarán en estaciones espaciales como la ISS durante períodos prolongados.

Este equipo de simulación también proporciona entrenamiento a los astronautas que participarán en futuras misiones de vuelos espaciales a la Luna y Marte. Además, todos los componentes mecánicos y electrónicos de los satélites y telescopios espaciales se prueban para garantizar su durabilidad y se toman todas las medidas necesarias para protegerlos de daños en el espacio exterior.

Mientras la exploración espacial humana esté en pleno apogeo, el desarrollo y la recreación de entornos más allá de la atmósfera terrestre serán esenciales en los laboratorios.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. La historia de la exploración espacial.
2. Hogar del Centro Espacial Johnson.
3. Instalaciones de flotabilidad neutra para el tren de caminata espacial.
4. Cámara de Vacío Térmico B.
5. Simulador de entorno espacial.
6. Complejo de Entornos Espaciales | Centro de Investigación Glenn | NASA.
7. Instalaciones ESA – EAC.
8. ESA – Vuelos parabólicos.
9. Realice un vuelo sin gravedad a bordo del Airbus A310 Zero G.
10. Los investigadores replican los climas de los exoplanetas para ayudar…
11. De astronautas a actores: simulación de gravedad cero en el cine.

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El área de efecto de la gravedad alrededor de los planetas, las estrellas y los agujeros negros tiene forma esférica porque atraen por igual en todas direcciones.

Esta pregunta ha llevado a los científicos a un viaje increíble a través de la física teórica y la exploración matemática. Actualmente, la creencia más común es que los agujeros negros son esféricos debido a la gravedad y a las leyes de la física. Sin embargo, sí hace que uno se pregunte sobre la posibilidad de que existan agujeros negros con diferentes formas que aún no han sido explorados.

La idea convencional en astrofísica es que los agujeros negros son esféricos. Esto se debe a que la gravedad atrae todo hacia el centro de masa, formando una esfera. Esta idea también se aplica a los horizontes de sucesos de los agujeros negros, al menos en un universo con tres dimensiones de espacio y una de tiempo. Esto es lo que observamos de manera similar en los planetas y las estrellas, cuando las nubes moleculares de gas y polvo se acumulan hacia el centro, formando un núcleo.

Sin embargo, en el mundo de la física teórica las cosas han evolucionado. Se ha introducido la posibilidad de dimensiones más allá de las tres dimensiones conocidas del espacio y una del tiempo. En estas dimensiones extra, los físicos se preguntan ahora si los agujeros negros podrían tener formas diferentes.

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Explorando dimensiones superiores

Los científicos, especialmente los físicos teóricos, sienten curiosidad por la naturaleza básica del universo. Se les ha ocurrido la idea de que podría haber algo más que las tres dimensiones espaciales que conocemos (arriba-abajo, izquierda-derecha, adelante-atrás), junto con la dimensión del tiempo. Estas dimensiones adicionales, aunque no podemos verlas ni tocarlas, podrían tener efectos graves en el funcionamiento de las cosas en el espacio.

Ilustración de dimensiones vectoriales (Créditos: akilasaki/Shutterstock)

En estas dimensiones adicionales, la regla habitual de que los agujeros negros son esféricos podría no ser del todo cierta. Los científicos han estado usando las matemáticas para descubrir qué formas podrían tener los agujeros negros en estas dimensiones adicionales, ¿y adivinen qué? Han encontrado algunas posibilidades interesantes. Quizás los agujeros negros puedan tener formas diferentes a las que siempre hemos pensado.

Los agujeros negros que no tienen forma redonda es una nueva forma de pensar sobre el universo, aunque no tiene ningún efecto directo en el mundo real en este momento. Es como abrir una puerta a nuevas posibilidades en nuestra comprensión del espacio.

Física de partículas y las teorías que incluye

Este campo no es sólo ciencia teórica; también presenta la apasionante posibilidad de descubrir el mundo real. Los físicos de partículas han considerado la idea de que los agujeros negros microscópicos podrían producirse generando colisiones de alta energía dentro de aceleradores de partículas. Si pudiéramos detectar estos pequeños agujeros negros durante su breve existencia, podríamos ofrecer evidencia de la existencia de dimensiones superiores en nuestro universo.

Ilustración de un acelerador de partículas (Créditos: Ralf Juergen Kraft/Shutterstock)

Esta intersección de la física teórica y la ciencia experimental es fascinante. Nuestra comprensión de los agujeros negros no esféricos, aunque sigue siendo teórica, algún día podría convertirse en realidad. En esta búsqueda continua por comprender los agujeros negros, no sólo estamos ampliando nuestro conocimiento sobre los agujeros negros, sino que también estamos ampliando los límites de nuestra comprensión del universo mismo.

Durante mucho tiempo los expertos han supuesto que los agujeros negros tienen forma esférica. Sin embargo, nuestra exploración de dimensiones superiores y las revelaciones matemáticas sobre los agujeros negros no esféricos nos alientan a repensar nuestras creencias cósmicas. Aunque estos hallazgos teóricos pueden no tener implicaciones directas para el mundo real (todavía), abren un mundo de posibilidades que podrían cambiar nuestra comprensión del cosmos.

Matemáticas para agujeros negros no esféricos

Desde hace más de 20 años, los científicos saben que no todos los agujeros negros son esféricos, especialmente en dimensiones superiores. Trabajos recientes en física teórica han demostrado (a través de las matemáticas) que los agujeros negros que existen en dimensiones más allá de las tres habituales pueden tener varias formas. Esto es bastante diferente de lo que siempre hemos pensado sobre estos misteriosos objetos devoradores de estrellas.

Estructura de un agujero negro típico

Este descubrimiento se basa en las matemáticas creadas por Albert Einstein. Desarrolló ecuaciones que nos ayudan a comprender cómo el espacio y el tiempo se curvan alrededor de objetos supermasivos como los agujeros negros. En términos más simples, estas ecuaciones nos dicen cómo es la forma de un agujero negro. En dimensiones normales, hay agujeros negros redondos, pero en dimensiones superiores, las cosas se vuelven más interesantes y complicadas.

A medida que continuamos nuestra exploración científica del cosmos, la perspectiva que la gente tiene sobre los agujeros negros, la gravedad y la estructura del universo sigue evolucionando. La búsqueda de agujeros negros no esféricos es una prueba de la curiosidad que sentimos los humanos por los objetos más misteriosos del Universo. Existan o no estas formas únicas en el universo, el viaje para comprender y desentrañar los misterios de los agujeros negros conducirá sin duda a descubrimientos más sorprendentes en el futuro.

Resumen

La pregunta de por qué asumimos que los agujeros negros tienen forma esférica nos ha llevado a través de la física teórica y la exploración matemática. Si bien nuestra creencia actual en los agujeros negros esféricos se basa en la gravedad y las leyes de la física, ahora estamos considerando la posibilidad de que existan agujeros negros no esféricos en dimensiones más allá de nuestra percepción. Esta interesante idea desafía nuestras ideas preconcebidas y nos anima a seguir superando los límites de nuestro conocimiento. Los agujeros negros aún pueden revelar más de sus intrincados y misteriosos diseños en el gran tapiz del universo, recordándonos que el cosmos es un escenario para descubrimientos y exploraciones sin fin.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. Agujeros negros, explicados – UChicago News.
2. Ansoldi, S. (2008). Agujeros negros esféricos con centro regular: una revisión de los modelos existentes, incluida una realización reciente con fuentes gaussianas (Versión 1). arXiv.
3. ¿Es un agujero negro un objeto 2D o 3D?