Autor: techieguys

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La excreta humana, como las heces de muchos animales, tiene nutrientes que pueden nutrir el suelo. Es rico en nitrógeno y fósforo, dos nutrientes clave para las plantas. El uso de la excreta humana y los materiales derivados de la excreta humana (HEDM) como estiércol pueden resolver una serie de problemas modernos: reducir nuestra dependencia de los fertilizantes sintéticos, mejorar la fertilidad del suelo y ayudarnos a manejar el desperdicio. Sin embargo, muy pocos de nosotros consideraríamos que la comida cultivada en la excreta humana es … apetitosa.

¿Cómo te sentirías con la comida cultivada usando tu caca?

Sorpresa, ya hacemos esto, de una forma u otra. El estiércol es la caca de herbívoros y pájaros, e incluso usamos la caca de murciélago rica en amoníaco, llamada guano, como fertilizante. Sin embargo, la excreta humana, asociada con los prejuicios y las preocupaciones sobre la seguridad, se queda donde está o se enjuagan en las aguas residuales.

El uso de la excreta humana y los materiales derivados de la excreta humana (HEDM) como estiércol pueden resolver varios problemas modernos al reducir nuestra dependencia de los fertilizantes sintéticos, mejorar la fertilidad del suelo y ayudarnos a manejar el desperdicio.

También hay algunos ejemplos de heces humanas que se utilizan con éxito en la agricultura, tanto históricamente como en los tiempos modernos.

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¿Por qué necesitamos reciclar los desechos humanos?

Se proyecta que la población mundial alcanzará los 8,5 mil millones para 2030. Este rápido aumento de la población se combina con una rápida urbanización. Esto ha llevado a desafíos en la gestión y eliminación de desechos humanos en las zonas urbanas y semi-rurales. Por otro lado, un rápido aumento de la población también significa que nuestra producción de alimentos debe aumentar para garantizar que haya suficientes alimentos para apoyar a la población.

El SDG 2.4 de las Naciones Unidas exige sistemas de producción de alimentos sostenibles que mantengan nuestros ecosistemas al tiempo que mejoran la calidad del suelo y la tierra.

También piden una reducción en la generación de residuos a través de la prevención, la reducción, el reciclaje y la reutilización.

La reducción de la generación de residuos es posible mediante el reciclaje de excretas humanas como estiércol, lo que también mejoraría el contenido orgánico de nuestro suelo.

Pocos de nosotros consideraríamos que los alimentos cultivados en excretas humanos son apetitables (créditos: atlascompany/freepik)

¿Qué hay en la excreta?

Podríamos llamar a nuestra orina y heces «productos de desecho», pero aún tienen nutrientes que pueden nutrir el suelo.

La orina humana contiene 90% de agua, 13% de carbono, 14-18% de nitrógeno, 3.7% de fósforo y 3.7% de potasio. La urea representa el 50% de los compuestos orgánicos en la orina y el 85% del nitrógeno se fija en urea. El 5% de nitrógeno restante está presente como amoníaco total. Poco después de la orina, la urea se hidroliza por bacterias y se convierte en bicarbonato y carbonato, dejando el 90% del nitrógeno presente como amoníaco.

Las heces humanas contienen 75% de agua en peso y 25% de material sólido, que incluye 50% de carbono, 5-7% de nitrógeno, 3-5.4% de fósforo y 1-2.5% de potasio. La orina y las heces también contienen micronutrientes, como el magnesio y el selenio.

Todos estos nutrientes se pueden reciclar efectivamente para cultivar cultivos. Se ha estimado que 520 kg de excreta humana pueden producir 7,5 kg de nitrógeno, fósforo, potasio y micronutrientes que pueden producir 250 kg de grano, suficiente alimentos para una persona por año.

Sin embargo, la excreta humana también contiene patógenos, metales pesados, medicamentos farmacéuticos y hormonas sintéticas, lo que significa que debemos tratar los desechos humanos antes de usarlo en los campos.

Esta no es una idea nueva

Los humanos han estado utilizando excretas para fines agrícolas desde al menos principios del siglo IX. Países como China y Japón han utilizado los desechos humanos como fertilizantes desde el siglo XVI.

En el siglo XVIII, los desechos humanos eran muy valorados por su uso como estiércol en granjas en Japón, donde había tierra fértiles limitadas para la agricultura. Por lo tanto, la excreta humana de las ciudades densamente pobladas fue transportada a tierras de cultivo. Hay informes de que los agricultores que no podían permitirse comprar caca incluso lo robarían, un delito que era punible por ley. Esta demanda también mantuvo a las ciudades limpias, ya que todos los desechos fueron recolectados y utilizados.

Los agricultores europeos comenzaron a usar fertilizantes de residuos humanos en el siglo XIX, pero luego cambiaron a fertilizantes sintéticos. Algunos pequeños agricultores en China, el sudeste asiático, África y América Latina continúan usando la excreta humana como estiércol.

Los humanos han estado usando excreta para cultivar alimentos desde principios del siglo IX (créditos: Neoleo/Shutterstock)

El factor 'ick'

A pesar de los datos sobre los beneficios del uso de excretas humanas como estiércol, los consumidores y los agricultores pueden ser resistentes a la idea debido a los tabúes socioculturales. Los agricultores no quieren usar excretas frescas como estiércol porque «,»[…] Las excretas frescas están asociadas con el mal olor, la repulsividad visual y varios tipos de enfermedades potenciales «. También existe el miedo a los riesgos para la salud asociados con el manejo de los desechos humanos.

Una encuesta de 400 agricultores en Ghana concluyó que la mayoría (87%) consideraba la excreta humana como un riesgo para la salud que no debe manejarse manualmente o de otra manera. Sin embargo, acordaron que la excreta humana es buena para los cultivos. Esta encuesta concluyó que las mujeres, en general, tienen una percepción más negativa sobre la excreta humana que los hombres. También notaron que los productores de cultivos de verduras/frutas tienen menos probabilidades de adoptar el estiércol de excreta humana que los agricultores de cultivos de granos.

Otra preocupación es si los consumidores estarán dispuestos a comer productos que se cultiven con excretas humanas. En la encuesta realizada en Ghana, los participantes no «pensaron» que la excreta humana alteraría el sabor o la calidad del producto y dijeron que lo comerían.

Incluso cuando los agricultores están dispuestos a usar HDEM, las barreras regulatorias y regulatorias les impiden adoptarlo. Las barreras culturales y religiosas también pueden hacer de la excreta humana un tabú que no debe manejarse, incluso cuando las comunidades se dan cuenta del potencial de su uso.

Las regulaciones sobre el uso de la excreta humana como estiércol no están claras, lo que plantea un desafío para su uso en la agricultura comercial. Esto es especialmente cierto para los agricultores que cultivan productos para el mercado de exportación, ya que deben cumplir con las regulaciones de sus mercados objetivo y un tercero a veces desconocido.

Por ejemplo, un certificador internacional de garantía de calidad, Global Gap, no permite el uso de aguas residuales humanas tratadas en granjas. Por lo tanto, todos los agricultores certificados por Global Gap no están dispuestos a adoptar el estiércol de excreta humana.

Se necesitan más datos

Más datos sobre la seguridad y la eficacia del uso de excretas humanas como estiércol pueden ayudar con una aceptación más amplia, tanto entre los consumidores como entre los cuerpos regulatorios.

Investigadores en Alemania crecieron repollo en el suelo suplementado con tres tipos de HDEM, dos de la orina humana y uno de las heces humanas, y compararon el rendimiento con un fertilizante orgánico comercial. El rendimiento de los fertilizantes a base de orina fue comparable o más alto que el fertilizante comercial, mientras que el rendimiento del cultivo fertilizado de heces fue 20-30% más bajo. Sin embargo, el fertilizante basado en heces mejoró el contenido de carbono del suelo, que es un efecto a largo plazo.

Más importante aún, evaluaron la seguridad de estos fertilizantes al probar la excreta humana para productos químicos, como repelentes de insectos, aditivos de caucho, retardantes de llama, analgésicos y hormonas. Casi el 93% de ellos no fueron detectados y el 7% restante se detectó en concentraciones muy bajas. Por ejemplo, detectaron carbamazepina, un fármaco utilizado para tratar trastornos neurológicos, en concentraciones tan bajas que los investigadores calcularon que un comprador necesitaría consumir «medio millón de cabezas de repollo para tomar el equivalente de una píldora de carbamazepina».

Investigadores en Alemania crecieron repollo en el suelo suplementado con estiércol de excreta humana (créditos: Stockdevil/Freepik)

Conclusión

Los agricultores son conscientes de los beneficios del uso de excretas humanas para mejorar el valor de los nutrientes del suelo y reducir su costo de operaciones. Sin embargo, a veces dudan en usarlo debido a los tabúes sociales y las preocupaciones sobre la aceptación del consumidor.

Procesar los desechos humanos a través de las tecnologías de tratamiento, la granidad, el embalaje y la certificación para hacer que los productos sean seguros pueden ser una forma de aumentar la adopción. El uso de la excreta humana tratada también se encarga del riesgo de salud percibido. Los esquemas de certificación y garantía locales que prueban adecuadamente la seguridad del estiércol de excreta humana y luego permiten su uso pueden fomentar una adopción aún más amplia, lo que ciertamente beneficiaría a nuestra población hambrienta y cada vez mayor.

Referencias (haga clic para expandir)

1. Una historia de desechos humanos como fertilizante.
2. Gwara, S., Wale, E., Odindo, A. y Buckley, C. (2021, 13 de febrero). Actitudes y percepciones sobre el uso agrícola de la excreta humana y los materiales derivados de la excreta humana: una revisión de alcance. Agricultura. MDPI AG.
3. Fred, N., Kwasi, O.-Y., Kofi, P., Flemming, K. y Robert, CA (1 de octubre de 2014). Percepción de los agricultores sobre la reutilización de excretas para la agricultura periurbana en el sur de Ghana. Revista de Desarrollo y Economía Agrícola. Revistas académicas.
4. Harder, R., Wielemaker, R., Larsen, TA, Zeeman, G. y Öberg, G. (2019, 29 de enero). Reciclaje de nutrientes contenidos en excretas humanas a la agricultura: vías, procesos y productos. Revisiones críticas en ciencia y tecnología ambiental. Informa UK Limited.
5. Sugihara, R. (2020). Reutilización de la excreta humana en los países en desarrollo: optimización de la fertilización agrícola. Consilience, No 22 (2020): número veintidós: 2020.
6. Moya, B., Parker, A. y Sakrabani, R. (2019, mayo). Desafíos para el uso de fertilizantes derivados de la excreta humana: el caso de las exportaciones de vegetales de Kenia a Europa y la influencia de los sistemas de certificación. Política alimentaria. Elsevier bv.

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Muchos animales en la naturaleza producen su propia versión de la loción de protección solar. Los hipopótamos hacen sudor con productos químicos que absorben la radiación UV dañina, mientras que el pez cebra produce una sustancia llamada gadusol que protege al pescado y sus huevos del daño UV.

Imagina ir a una playa en un día brillante y soleado, pero olvidaste aplicar protector solar; esta es una historia común con un final doloroso para muchos con piel sensible o clara.

Nunca juegues el juego de adivinanzas con protector solar

Unas pocas horas al sol sin protector solar pueden convertir nuestra piel en un dolor rojo doloroso que se siente caliente al tacto, pero ¿alguna vez te has preguntado si los animales enfrentan un problema similar? ¿Son bronceados y quemados por el sol? Después de todo, pasan más horas extendidas que nosotros, deambulando en busca de agua y comida al sol implacable.

Mientras que una práctica botella de protector solar puede salvarnos de la ira de las quemaduras solares, ¿hay algo que proteja a los animales de quemarse?

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¿Los animales se queman el sol?

El culpable de las quemaduras solares es bastante evidente: el sol. La exposición prolongada a los rayos UV del sol, principalmente los rayos UV-B, hace que nuestra piel desarrolle una quemadura solar.

Los rayos UVB alcanzan más profundamente en la piel para causar daño en la piel, así como daños en el ADN, en algunos casos (créditos: yabluko_draws/freepik)

Y para responder a la pregunta, sí, los animales enfrentan la sensación punzante de quemaduras solares. Así como los humanos permanecen protegidos por la ropa y la sombra, también lo hace el pelaje de un animal para que la piel del animal dañe. Sin embargo, hay animales como cerdos, hipopótamos, rinocerontes, elefantes y otros que tienen muy poco cabello que cubre su piel.

Sin una capa de cabello para protegerlos, estos animales quedan fuera en el frío, o para ser precisos, dejados al sol. Sin embargo, cuando una puerta se cierra, la naturaleza abre una ventana: protector solar de bricolaje. Algunos animales tienen la capacidad dotada de crear su propio protector solar.

El sudor rojo de los hipopótamos

Imagine que es un día de verano caluroso y puede sentir gotas de agua que se gotea en la frente, mientras que un parche húmedo oscuro y a veces apestoso se forma en la manga debajo de la axila.

El sudor es común en la mayoría de los mamíferos, como monos y caballos. El sudor, en su mayor parte, ayuda en la termorregulación. Ayuda a enfriar el cuerpo en un día caluroso y soleado.

Sin embargo, a diferencia de nuestro sudor, que nos deja con un olor corporal indeseable, hay un animal cuyo sudor es de gran valor para ellos: hipopótamos, los animales grandes que se ven divertidos, pero en realidad están enojados todo el tiempo.

Los hipopotámicos secretan el sudor de sangre que protege su piel sin pelo del duro sol. El sudor es altamente alcalino, con un rango de pH de 8.5-10.5, en comparación con nuestro sudor con un pH de alrededor de 6.3. Dicho esto, esta secreción no es realmente sudor, por así decirlo. El líquido viscoso se secreta de una glándula subdérmica, no de una glándula sudorítica.

Hippopotamus tiene glándulas subdérmicas que producen un líquido incoloro que luego se vuelve rojo de color (créditos: Wirestock/Freepik y Kasarp Studio/Shutterstock)

Inicialmente, esta secreción es incolora, pero poco después de la exposición al medio ambiente se vuelve rojo y luego se doró a medida que el pigmento se polimeriza gradualmente. Los pigmentos responsables de dar a la secreción su identidad roja sanguínea se aislaron y se llamaron ácido hipoposudórico (pigmento rojo) y ácido norhipposudorico (pigmento naranja).

Los dos pigmentos son la razón por la cual los hipopótamos están protegidos perennemente del sol. Las secreciones absorben rayos UV dañinos (200-600 nm), lo que hace que sea seguro decir que actúan como protector solar. También tienen propiedades antibióticas contra algunas bacterias.

¿Los peces necesitan protección solar?

Puede entender claramente por qué los animales deambulan la tierra requerirían protección solar, pero ¿qué pasa con la vida acuática? Dado que viven casi exclusivamente bajo el agua, ¿corren el riesgo de quemar el sol?

Una cantidad significativa de rayos UVB puede penetrar en el agua en profundidades de> 10 m (créditos: kichigin/freepik)

Por improbable que parezca, incluso en las profundidades del agua, los peces están expuestos a niveles nocivos de rayos UVB. Los rayos pueden penetrar a profundidades de más de 10 m en aguas claras. Varios organismos tienen su propia forma de adaptarse para evitar la exposición a los rayos UV. Algunos tienen un mecanismo de reparación de ADN que repara el daño causado por la radiación UV.

Sin embargo, estas adaptaciones no garantizan la protección infalible contra el daño UV. Es por eso que muchos organismos acuáticos también producen su propio protector solar.

Gadusol

Los animales, incluidos los humanos, producen melanina que absorbe los rayos UV para proteger la piel del daño solar. Los peces y algunas otras vértebras acuáticas tienen melanoforos (similares a los melanocitos en mamíferos) que producen melanina.

Aunque la melanina hace su trabajo de protección solar, no es el protector solar ideal para un pez bebé que se desarrolla dentro del huevo, ya que los melanoforos parecen tarde en el proceso de desarrollo de embriones. Por lo tanto, el embrión en las primeras etapas se deja vulnerable al daño por rayos UV duros.

Para contrarrestar esto, un compuesto similar a los aminoácidos similares a la micosporina (MAAS) llamado Gadusol Works para proteger los huevos de algunas especies de peces. La micosporina es un compuesto absorbente de UV en su mayoría en hongos, algas y cianobacterias.

Gadusol es un compuesto con propiedades que absorben los rayos UV

Un estudio encontró que una madre cebra deposita a Gadusol en sus huevos para protegerlos del daño UV. Para verificar la propiedad de protector solar de Gadusol, los investigadores crearon un mutante de pez cebra que produce poco o ningún gadusol y lo expuso a radiación UVB. Estos peces sufrieron defectos de desarrollo debido a la exposición al sol. No pudieron inflar su vejiga de natación, lo que ayuda a mantener su flotabilidad.

Huevo de pez cebra en el desarrollo embriogénico temprano (créditos: Wikimedia Commons)

Gadusol y Melanin funcionan bien para absorber la radiación UVB. Sin embargo, a Gadusol también le va bien cuando se trata de ayudar a los animales acuáticos con camuflaje. Es un comportamiento común entre ellos, ya que no hay muchas cosas a cubrir en el océano abierto. La melanina absorbe más luz del espectro visible que el gadusol. Esto hace que la melanina sea opaca y fácilmente visible, mientras que el gadusol permanece transparente e invisible.

Gracias a Gadusol, un organismo puede permanecer discreto, al tiempo que disfruta de los beneficios de las áreas iluminadas por el sol ricas en nutrientes bajo el agua. Por lo tanto, Gadusol actúa como un protector solar primario para un pez en desarrollo, mientras que la melanina proporciona protección secundaria del sol.

Conclusión

Algunos animales lo mantienen simple y rodan en el barro para mantenerse protegido del sol (créditos: Yakov_oskanov/Envato elementos)

Los humanos tienen el lujo de crear protectores solares artificiales para proteger nuestra piel del daño solar. Hay unos pocos animales seleccionados con la capacidad de secretar su propio protector solar sin ayuda externa, pero ¿qué pasa con los animales restantes? ¿Cómo mantienen a raya las quemaduras solares? Bueno, solo que los animales sean seres ingeniosos. Elefantes y rinocerontes en el barro para mantenerse protegidos del sol. Al mismo tiempo, otros animales como los chimpancés, los gorilas y los koalas son lo suficientemente inteligentes como para dormir durante las horas de la mano alta y trabajan temprano en la mañana y por la noche.

Referencias (haga clic para expandir)

1. Saikawa, Y., Hashimoto, K., Nakata, M., Yoshihara, M., Nagai, K., Ida, M. y Komiya, T. (2004, mayo). El sudor rojo del hipopótamo. Naturaleza. Springer Science and Business Media LLC.
2. Hashimoto, K., Saikawa, Y. y Nakata, M. (1 de enero de 2007). Estudios sobre el sudor rojo del hipopótamo anfibio. Química pura y aplicada. Walter de Gruyter GmbH.
3. Rice, MC, Little, JH, Forrister, DL, Machado, J., Clark, NL y Gagnon, JA (2023, agosto). El gadusol es un protector solar provisto por la maternidad que protege los embriones de los peces del daño del ADN. Biología actual. Elsevier bv.
4. Rice, MC, Little, JH, Forrister, DL, Machado, J., Clark, NL y Gagnon, JA (2023, 31 de enero). El gadusol es un protector solar provisto por la maternidad que protege los embriones de los peces del daño del ADN. []. Laboratorio Cold Spring Harbour.
5. Rice, MC, Little, JH, Forrister, DL, Machado, J., Clark, NL y Gagnon, JA (2023, agosto). El gadusol es un protector solar provisto por la maternidad que protege los embriones de los peces del daño del ADN. Biología actual. Elsevier bv.

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El nitrógeno es un nutriente esencial para que las plantas crezcan. Los agricultores, en lugar de usar fertilizantes sintéticos que pueden contaminar fuentes de agua subterránea, pueden usar legumbres que reponen el nitrógeno del suelo sin ninguna aplicación de fertilizantes adicional. Las legumbres y otros cultivos de cobertura también son significativamente más que solo reponer el nitrógeno del suelo.

El suelo es la base sobre la que cultivamos nuestros alimentos. Laureado del Premio Mundial del Premio Food, el Dr. Rattan Lal, compara el suelo con una cuenta bancaria. Tenemos que poner más en el banco de lo que nos retiramos. Esto significa que para mejorar la calidad del suelo (y los cultivos), necesitaremos aumentar el contenido de materia orgánica del suelo para que pueda suministrar a la planta nutrientes clave.

El nitrógeno es uno de los elementos esenciales que las plantas necesitan para cultivar. También necesitan fósforo, potasio, calcio, azufre, magnesio y varios micronutrientes.

El nitrógeno es un componente importante de la clorofila, un pigmento que las plantas usan para hacer azúcar y agua, en combinación con la luz solar y el dióxido de carbono. También es un componente clave del ADN, los aminoácidos y las proteínas. El nitrógeno y el fósforo son componentes de ATP, que es una molécula que almacena energía para todas nuestras demandas metabólicas.

Campo agrícola con cobertura de trébol (un tipo de leguminosa) (créditos: vectorup_studio/freepik)

En la agricultura convencional, todos estos nutrientes se suministran a través de fertilizantes sintéticos. El fertilizante sintético es altamente soluble en agua, y cualquier fertilizante adicional no absorbido en las lixiviantes de la planta fuera del campo y termina en fuentes de agua subterránea, incluidas las corrientes. Cuando se acumulan un exceso de nutrientes en el agua subterránea, conduce al crecimiento no controlado de algas, que usan todo el oxígeno en el agua, matan a las poblaciones de peces y ahogan un ecosistema. Los fertilizantes sintéticos también se realizan utilizando combustibles fósiles.

Una alternativa al uso de fertilizantes sintéticos es el crecimiento de los cultivos de cobertura para mejorar el contenido orgánico del suelo.

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¿Qué son los cultivos de cobertura?

Los agricultores, especialmente los agricultores orgánicos, a menudo rotan sus cultivos con una leguminosa.

Las legumbres son plantas que pertenecen a la familia de frijoles (Fabaceae), que también incluye guisantes y lentejas. Las legumbres tienen la capacidad de fijar el nitrógeno atmosférico en el suelo para que las plantas puedan usarlo. Los agricultores cultivarán su cultivo comercial primario, como el maíz o el trigo, en una temporada, y luego alternarán ese espacio de campo con un cultivo de cobertura no comercial, como trébol o guisante de campo, lo que ayuda a aumentar el contenido y fertilidad orgánica del suelo.

Las bacterias simbióticas (rizobia) presentes en los nódulos en las raíces de los cultivos leguminosos absorben nitrógeno del aire y lo convierten en amoníaco, que es la forma que las plantas pueden usar. Este nitrógeno está disponible de inmediato para el próximo cultivo cultivado en ese campo.

Al final de la temporada, los cultivos de cobertura se colocan en el suelo, donde los residuos de cultivos en descomposición mejoran aún más el contenido de materia orgánica del suelo. Son una forma increíblemente eficiente de reciclar nutrientes, con cultivos de cubierta de leguminosas que agregan aproximadamente 150 libras de nitrógeno por acre.

Las bacterias simbióticas (rizobia) presentes en los nódulos en las raíces de los cultivos leguminosos absorben nitrógeno del aire y lo convierten en amoníaco (créditos: Worachat Tokaew/Shutterstock)

Los cultivos de cobertura también ayudan de otras maneras

Los cultivos de cobertura hacen mucho más que solo restaurar el nitrógeno en el suelo.

Los agricultores a menudo dejan sus campos estériles entre los ciclos de cultivo. Cuando los campos son estériles, el agua de lluvia arrastra el suelo superior. Esto no solo reduce la fertilidad de la tierra, sino que también conduce a la contaminación del agua subterránea cuando el suelo erosionado, junto con los sobrantes fertilizantes y pesticidas, se lava en arroyos y otros cuerpos de agua. Los cultivos de cubierta ayudan a reducir la erosión del suelo porque sus raíces se unen al suelo y lo mantienen unido, evitando que el agua de lluvia la lave.

Las enfermedades y las plagas sobreviven en los campos cuando tienen una especie anfitriona para continuar su ciclo de vida. Si el cultivo de cobertura no es un huésped típico del patógeno, estos cultivos intermediarios también pueden ayudar a romper el ciclo de la enfermedad y reducir la presión de la enfermedad en el cultivo posterior. La menor presión de la enfermedad significará una necesidad reducida de pesticidas, lo que se traducirá en menores costos y un ambiente más seguro.

Los cultivos de cobertura también aumentan la cantidad de agua que ingresa al suelo. Lo hacen manteniendo la permeabilidad de la superficie del suelo y mejorando la estructura del suelo.

Cuando los agricultores salen del campo estéril, la lluvia puede lavar la capa superficial del suelo (créditos: Abdulmoizjaangda/Freepik)

La elección del cultivo de cobertura es importante

Es importante considerar el propósito de cultivar cultivos de cobertura antes de decidir qué especie crecer. Los cultivos de cobertura más utilizados son las legumbres, ya que fijan el nitrógeno en el suelo. Si el propósito es mejorar el contenido orgánico del suelo, las legumbres son la mejor opción. Sin embargo, dependiendo de sus requisitos, hay otras especies que se pueden cultivar.

Por ejemplo, si un agricultor tiene una ventana corta entre los ciclos de cultivo sucesivos y quiere cultivar un cultivo de cobertura para detener la erosión del suelo, mejorar la estructura del suelo y/o controlar las plagas y enfermedades, entonces se puede cultivar una hierba de crecimiento rápido o algunas otras especies con un sistema de raíz extenso.

Los cultivos de cobertura ayudan a reducir la presión de la enfermedad y a reducir el uso de pesticidas. Sin embargo, los cultivos de cobertura pueden ser depósitos de plagas, como roedores e insectos, por lo que este problema debe administrarse correctamente.

Los agricultores en las regiones más secas deben considerar la disponibilidad de agua. Los cultivos de cobertura en crecimiento requieren agua. Los agricultores en regiones áridas deben considerar si tienen un suministro de agua adecuado y pueden ser mejor elegir una especie que sea tolerante a la sequía.

También existe el costo de mano de obra adicional de labrar, siembra y mantener el cultivo de cobertura. Si no se maneja adecuadamente, los cultivos de cobertura pueden persistir como malezas durante la cosecha posterior.

Conclusión

Los fertilizantes de nitrógeno sintético se utilizan porque el nitrógeno está fácilmente disponible para las plantas y requieren menos inversión en términos de gestión de la granja. Sin embargo, hay inconvenientes para los fertilizantes sintéticos de nitrógeno, incluido el impacto ambiental debido al uso de combustibles fósiles y la contaminación del agua subterránea. Los cultivos de cobertura son una alternativa eficiente que puede mejorar de manera similar el contenido de materia orgánica del suelo. Estos cultivos también tienen beneficios adicionales que mejoran la calidad del suelo y reducen la presión de las enfermedades.

Referencias (haga clic para expandir)

1. UC Programa de Investigación y Educación de Agricultura Sostenible. 2017. «Cortes de cobertura». ¿Qué es la agricultura sostenible? División de Agricultura y Recursos Naturales de la UC.
2. Nitrógeno | Nutrientes clave | Nutrición del cultivo mosaico.
3. Paper del fósforo en las plantas.
4. Cultivos de cobertura en el trabajo: Infiltración aumentada – sare.
5. Cubre cultivos y rotación de cultivos.
6. Una introducción a los cultivos de cobertura.
7. Ronald, Pamela C. y Raoul W. Adamchak, Tomorrow's Table: Organic Farming, Genetics y The Future of Food (Nueva York, 2008; EDN en línea, Oxford Academic, 1 de mayo de 2008), https://doi.org/10.1093/ACPROF:OSO/9780195301755.001.0001, accesorios 123.

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El té verde es una bebida popular en muchas partes del mundo. Las hojas del té verde no se fermentan durante el procesamiento, por lo que las enzimas oxidantes no descomponen el pigmento verde (clorofila) en las hojas. Esto conserva efectivamente el color verde en las hojas y la cerveza.

El té es la segunda bebida más popular del mundo, después del agua. También es una de las bebidas más antiguas que las culturas humanas continúan disfrutando.

Se cree que el té fue descubierto en China en 3000 a. C., donde se consumió como una bebida y medicina. Aunque el té verde se ha consumido desde la antigüedad en el este de Asia, recientemente ha ganado popularidad renovada en todo el mundo debido a sus (percibidos) beneficios para la salud.

Alrededor del 70% del té consumido en el mundo de hoy es té negro, mientras que el 20% es té verde. Otros tipos de té incluyen té oolong y té blanco.

Si alguna vez ha preparado una taza de té verde, es posible que haya notado que, a diferencia del té negro, que tiene hojas negras y una cerveza de color oscuro, las hojas de té verde son de color verde oscuro, mientras que el color de la cerveza varía de verde pálido a amarillo pálido. El té verde también tiene un frondoso sabor 'herbáceo'.

¿Por qué las hojas de té verde conservan parte de su color verde, mientras que el té negro no?

La cerveza de té verde es de color verde pálido a color amarillo pálido (créditos: sommail/freepik)

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¿Cómo se procesan las hojas de té verde?

El té verde es una bebida hecha por la elaboración de hojas de té verde en agua caliente. Las hojas de té se obtienen de la planta de té, Camellia sinensis. Las hojas de esa misma planta también se usan para hacer té negro.

Camellia sinensis tiene dos subtipos: el tipo de Assamica, que tiene plantas de mayor tamaño con hojas más grandes; y el tipo sinensis, que tiene hojas más pequeñas y plantas más pequeñas. Tradicionalmente, el tipo Sinensis se usaba para hacer té verde, pero hoy en día, ambos tipos se usan.

La diferencia entre los colores del té negro y verde proviene de cómo se procesan.

Las hojas frescas arrancadas de las plantas se procesan con calor o vapor. Por lo general, solo se usan el brote y las dos hojas superiores.

Procesar las hojas con calor poco después de inactiva las enzimas en las hojas que causan oxidación. Una ausencia de oxidación es lo que conserva el color verde en las hojas, y también le da un color verdoso a la cerveza. La cerveza suele ser astringente y amarga debido al contenido de catequina del té. Si el contenido de catequina se pierde durante el procesamiento de la hoja, entonces el té verde perderá su sabor.

Hojas de té verde fresco secado (créditos: nomadsoul1/envato elementos)

Las hojas de té primero se calientan al vapor a alrededor de 100 ° C para el té japonés de tipo sencha, o tostando y freír para el té verde de tipo chino. Luego, las hojas se enrollan para liberar los jugos de las células. Al hacer té japonés, las hojas se enrollan bidireccionalmente y al hacer té de tipo chino, las hojas se enrollan unidireccalmente.

El contenido de catequina (polifenol) del té verde no cambia mucho porque las hojas no se fermentan. Sin embargo, si la temperatura utilizada para la fritura de sartén es demasiado alta, el contenido de catequina resultante puede ser menor.

Las hojas se secan para obtener hojas de té verde crujientes para elaborar té.

En contraste, las hojas de té negra experimentan múltiples niveles de tratamiento, como marchitar y fermentación, lo que conduce a la oxidación de las hojas. Las enzimas oxidantes (p. Ej., Polifenol oxidasa y peroxidasa) cambian el color de las hojas a negro. Estas enzimas descomponen la clorofila del pigmento del tejido de la hoja (que hace que las hojas sean verdes), por lo que las hojas pierden color.

La diferencia básica entre los cuatro tipos de té es el grado de fermentación, que a su vez afecta su contenido fitoquímico. El té verde no es fermentado, mientras que el té blanco, el té oolong y el té negro están ligeramente fermentados, semi fermentados y completamente fermentados, respectivamente.

El grado de oxidación determina la concentración de compuestos antioxidantes presentes en el té negro.

El té verde es una rica fuente de compuestos antioxidantes, como flavonoles, catequinas y teobromina. El contenido de cafeína en el té verde también es más bajo que el de café y té negro.

Puedes hacer té verde con hojas frescas en casa

Incluso puede procesar el té verde en casa.

Microondas recién cosechadas de té jóvenes durante aproximadamente 2 minutos, seguido de transmitirlos en una tela de muselina durante 3 minutos para eliminar la humedad que se formará en la superficie. Luego, envuelva las hojas en muselina y enróllelas con presión ligera durante un par de minutos para que los extractos de hoja y tallo comiencen a exudar.

Luego, separe los brotes el uno del otro desmontando la bola de muselina. Los brotes se fríen durante 1,5 minutos a fuego lento hasta que se sequen. Luego extienda los brotes sobre una tela de muselina para enfriarlos, una vez más envuelto como una pelota y enrollado para que el extracto de brotes comience a exudar. Pan fríalos durante otros 5-6 minutos hasta que las hojas se deshidraten. Repita este rodar y freír unas pocas veces más hasta que las hojas se vuelvan crujientes.

Por lo general, solo el brote y las dos hojas superiores se usan para hacer té verde (créditos: sommmail/freepik)

El té verde es bueno para su salud … ¿o es así?

El té verde se ha utilizado para aplicaciones medicinales en el este de Asia, principalmente China y Japón, desde la antigüedad. Hoy se utiliza en medicina alternativa como suplemento para promover el estado de alerta mental, tratar problemas gastrointestinales y dolores de cabeza, y para ayudar en la pérdida de peso.

Sin embargo, la evidencia científica para apoyar estos efectos es falta o limitada.

Sin embargo, existe una pomada tópica aprobada por la FDA con extractos de té verde disponibles para el tratamiento de verrugas genitales. Hay múltiples informes de investigación que han estudiado los efectos del té verde en el cáncer, la salud cardíaca, la pérdida de peso y el estado de alerta mental, pero no hay un consenso claro sobre su eficacia terapéutica.

Referencias (haga clic para expandir)

1. Té verde | Nccih.
2. https://doi.org/10.1002%2F14651858.CD005004.pub3
3. Wong, M., Sirisena, S. y Ng, K. (2022, 2 de abril). Perfil fitoquímico del té procesado de manera diferente: una revisión. Journal of Food Science. Wiley.
4. Sato, D., Ikeda, N. y Kinoshita, T. (2007). Procesamiento doméstico Té negro y verde (Camellia sinensis).
5. ¿Qué es el té verde?.

Tabla de contenido (haga clic para expandir)

El vino contiene una mezcla compleja de compuestos volátiles y aromáticos que determinan nuestra experiencia sensorial cuando la bebemos. La forma del tazón de la copa de vino puede influir en cómo se evaporan estos compuestos volátiles, lo que también afecta la forma en que experimentamos el vino.

Las copas de vino vienen en varias formas y se pueden agrupar ampliamente en copas de vino rojo y blanco. Ahora, ¿alguna vez te has preguntado por qué las copas de vino tinto son más grandes y anchas, mientras que las copas de vino blanca son más pequeñas y más estrechas?

Bueno, los conocedores del vino le dirán que el mismo vino que se sirve en dos copas diferentes sabrá y olerá notablemente diferente. Parece que las copas de vino no son solo copas … aquí está sucediendo más de lo que parece … o la lengua … o la nariz.

Diferentes copas para diferentes tipos de vino (créditos: Karandaev/Envato Elements)

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La copa de vino

Las copas de vino generalmente tienen tres partes:

• Una base o un pie que mantiene el vidrio de pie.
• Un tallo largo y estrecho que mantiene la base separada del vino.
• Un tazón en la parte superior en el que se vierte el vino.

La mayoría de las copas de vino son pesadas, por lo que el pie es importante para mantener el vaso estable. Una base más amplia significa que es menos probable que el vidrio se caiga.

El tallo es donde sostenemos el vaso, y asegura que el calor de nuestro cuerpo no cambie la temperatura del vino en el tazón. También mantiene nuestros aromas corporales alejados del aroma del vino.

La forma y el tamaño del tazón influyen en el aroma y el sabor que percibimos.

Las copas de vino suelen ser muy delgadas (¡y se rompen fácilmente!). Un borde delgado ayuda al bebedor a disfrutar mejor de los volátiles.

Las copas de vino sin tallo también están disponibles. En este caso, la forma del tazón distingue una copa de vino tinto sin tallo de una copa de vino blanco sin tallo. Las copas de vino tinto sin tallo son más grandes, con forma de tazón abierto. Las copas de vino blancas sin tallo son más estrechas y más pequeñas.

Una copa de vino blanca es más estrecha que una copa de vino tinto (créditos: Anusorn_nakdee/Freepik)

La experiencia del vino

Los vinos contienen una mezcla compleja de compuestos volátiles y aromáticos, que determinan nuestra experiencia sensorial. Cuando el vino, especialmente el vino tinto, entra en contacto con el aire, los compuestos volátiles se mezclan con el aire y «se abren». Esto significa que la intensidad de los compuestos de aroma se suaviza, por lo que cuando olfatamos el vino, experimentamos una mezcla agradable de diferentes aromas.

En general, el vino tinto, especialmente aquellos con un alto contenido de tanino, debe airearse en el vaso durante 15-20 minutos antes de beberlos.

Los volátiles de aroma se reúnen en el centro del vaso, cerca del borde, lo que nos permite inhalarlos mientras bebemos el vino. Los vapores de etanol se alejan del borde para que podamos experimentar los aromas menos el etanol. Tanto la temperatura como la forma del vidrio influyen en esta experiencia sensorial.

Por ejemplo, los investigadores encontraron que a 13 ° C, hay un contenido de alcohol más bajo en el centro del vidrio que en el borde. Del mismo modo, cuando el vino se sirve a una temperatura más alta o en un vaso sin vino, el vapor en forma de anillo no está presente.

¿Por qué es esto importante?

Bueno, cuando se forma el vapor en forma de anillo, los amantes del vino experimentan el aroma del vino menos los vapores de etanol.

Forma del tazón

Los diferentes tipos de vasos y diferentes temperaturas pueden conducir a percepciones y experiencias completamente diferentes del mismo vino. En general, el vino tinto se sirve en una copa con un tazón más grande y redondo que el vino blanco.

El vino tinto es más 'con cuerpo completo', lo que significa que es más grueso y más viscoso que el vino blanco. El vino tinto también tiene compuestos volátiles más complejos.

El tazón más grande y redondeado asegura que el vino tenga más superficie en contacto con el aire, lo que permite que los sabores de vino tinto se abran. Con una superficie más visible, podemos ver la viscosidad del vino cuando giramos la copa. El remolino también pone más vino en contacto con el aire, ayudando a abrir el aroma aún más. Un tazón más grande significa más espacio para girar el vino y más espacio sobre el vino para que los volátiles se acumulen.

Cuando giras el vino, los vapores de etanol se reúnen en el centro de la copa y los volátiles de aroma se reúnen en la parte superior del tazón para que hagamos olfates. Es por eso que el vino se vierte solo hasta un tercio del vaso o hasta la parte más ancha del vaso, dejando una cantidad ideal de espacio para que los compuestos volátiles se reúnan.

El vino tinto se vierte a la parte más ancha del vaso para que haya espacio para que los compuestos volátiles se reúnan (créditos: Kamranaydinov/Freepik)

Todas las copas de vino tinto no son las mismas

Existen diferentes tipos de copas para diferentes tipos de vino tinto.

Un vidrio Burdeos es grande con un tazón en forma de tulipán. Hay un amplio espacio entre el vino y la nariz del bebedor. Como resultado, los vapores de etanol escapan y el bebedor puede experimentar los compuestos aromáticos del vino con una interferencia mínima de los vapores de alcohol. Como la apertura es grande, el vino fluye hacia todo el paladar, lo que lleva a una mejor experiencia de sabor. Las gafas Burdeos están destinadas a «vinos con cuerpo con cuerpo completo hechos de uvas como Cabernet Sauvignon, Merlot y Zinfandel».

Diferentes tipos de gafas para diferentes tipos de vinos tintos (créditos: Alexstreln/Shutterstock)

Las copas de vino tinto de cuerpo medio son más pequeñas. Mantienen algunos vapores de etanol y suavizan los sabores del vino. Son adecuados para vinos tintos más ligeros, como Chianti.

Un vidrio burdeos tiene un tazón más ancho que se estrecha en la parte superior, lo que permite que los delicados vapores aromáticos se concentren en la parte superior. Este tipo de vidrio es adecuado para «vinos más delicados como Pinot Noir porque sacan sus aromas».

El vino tinto se sirve a 12-18 ° C y es más adecuado para las copas sin tallo, ya que es probable que el calor corporal del bebedor calienta ligeramente el vino en la copa.

El vino blanco necesita menos aireación

Los vinos blancos tienen un aroma más sutil y necesitan menos aireación. Por lo tanto, las copas de vino blancas tienen forma de U y en posición vertical, con tazones más pequeños y aberturas más estrechas. Como el vaso es más estrecho, más del vino se acerca a la nariz del bebedor, que luego puede disfrutar de los volátiles sutiles.

Las copas de vino blanca vienen en dos tipos. Las copas para vinos de cuerpo completo son más grandes y tienen aberturas más amplias (pero son más estrechas que las copas de vino tinto). Son adecuados para vinos como Chardonnays. Los vasos para vinos altamente ácidos son más pequeños, lo que permite que el vino se mueva hasta el medio del paladar. Esto mejora las cualidades ácidas. Este tipo de vidrio es adecuado para vinos de bajo alcohol como Sauvignon Blanc.

Las copas de vino blancas tienen forma de U y en posición vertical, con aperturas más estrechas (créditos: pixel-shot.com/freepik)

Las copas de vino blanca tienen un tallo más largo que las copas de vino tinto

El vino blanco se sirve a temperatura inferior (10-13 ° C). Tener un tallo largo asegura que haya más distancia entre la mano que sostiene la copa y el vino, por lo que el vino no se calienta con el calor corporal del bebedor.

Conclusión

La forma de una copa de vino, incluida la profundidad y la forma del tazón, cuán delgada/gruesa es la copa, cuán ancha es la abertura y la longitud del tallo, todos afectan nuestra experiencia de consumo de alcohol. Para apreciar realmente el complejo perfil aromático de nuestros vinos elegidos, necesitamos servirlos en el vidrio derecho y a la temperatura correcta.

Referencias (haga clic para expandir)

1. Los snobs de vino son correctos: la forma del vidrio afecta el sabor.
2. Arakawa, T., Iitani, K., Wang, X., Kajiro, T., Toma, K., Yano, K. y Mitsubayashi, K. (2015). Una cámara de rango para imágenes de vaporización de etanol del vino: el efecto de la forma de la copa del vino. El analista. Royal Society of Chemistry (RSC).
3. Es solo una vidrio.
4. La diferencia entre las copas de vino roja y blanca.

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La fuerza débil (más fuerte que la gravedad) juega un papel vital en la explicación de los procesos que rigen el universo en una escala fundamental.

Una de las fuerzas más fuertes de la naturaleza, literalmente llamadas «fuerza fuerte», mantiene el universo unido al asegurarse de que los átomos no vuelen entre sí. A primera vista, las fuerzas fuertes y débiles pueden parecer opuestos polares, con sus efectos apenas perceptibles en la escala macroscópica. Sin embargo, es a nivel atómico que su influencia es innegable.

La fuerza fuerte mantiene la cohesión de los núcleos atómicos, un fenómeno de inmensa importancia en nuestro universo.

Sin embargo, en el reino intrincado de partículas y fuerzas, la influencia de la fuerza débil no puede ser ignorada. Esta fuerza tiene un rango extremadamente corto, incluso más corto que el tamaño de un nucleón, y su efecto disminuye rápidamente a medida que aumenta la distancia.

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¿Cuál es la 'fuerza débil'?

La fuerza débil es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Es responsable de la desintegración radiactiva observada en elementos radiactivos, donde un neutrón decae en un protón, electrones y un antineutrino. Esto se llama Beta Decay.

Este proceso implica la conversión de un quark en un quark ascendente, un cambio mediado por bosones. Los quarks y los bosones son partículas fundamentales que juegan roles cruciales en el comportamiento de la materia y las fuerzas en el universo. Los quarks son los bloques de construcción de protones y neutrones, que componen el núcleo. Los bosones básicamente median las fuerzas fundamentales. Específicamente, los bosones W y Z facilitan la fuerza nuclear involucrada en la descomposición radiactiva.

Básicamente, la fuerza débil afecta los bloques de construcción de la materia (quarks) que componen protones y neutrones. El equilibrio entre el número de protones y neutrones es esencial en un núcleo.

Tales reacciones están sucediendo continuamente al sol y otras estrellas; De hecho, esto es lo que los hace brillar.

La fuerza débil, además de su papel en la descomposición beta, también está involucrada en un proceso llamado captura de electrones. Ahí es donde el núcleo de un átomo agarra un electrón en órbita en presencia de protones y neutrones, lo que hace que un protón cambie en un neutrón. Aunque esta acción incluye el intercambio de bosones, partículas que llevan la fuerza débil, demuestra la interacción entre las partículas de material y estas partículas de bosones.

Aquí hay una forma divertida de pensarlo: imagina el átomo como una ciudad, con el núcleo como alcalde y el electrón como turista roaming. Si el alcalde (núcleo) 'captura' al turista (electrón), puede cambiar a uno de sus residentes locales (protón) a un tipo diferente de residente (neutrones). El proceso por el cual el alcalde interactúa con el turista y los residentes es facilitado por 'autobuses' (bosones).

Ideas astrofísicas

Las temperaturas y presiones extremas prevalecen en los núcleos de las estrellas. Las reacciones nucleares que ocurren en un núcleo estelar son impulsadas por condiciones tan intensas debido a la fuerte fuerza observada entre las partículas subatómicas.

Ilustración del sol (créditos: Rashevskyi Viocheslav/Shutterstock)

Estas reacciones contribuyen a la nucleosíntesis estelar: la formación de elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio.

La reacción responsable de producir energía en estrellas como el sol se llama reacción en cadena de PP o reacción de protones protón. Cuatro protones se fusionan para formar un núcleo de helio, liberando energía en forma de calor y luz durante el proceso. Los neutrinos, llamados «partículas fantasmales», no son solo el producto de la fuerza débil, sino que también pueden pasar fácilmente a través de los átomos sin interactuar realmente con ellos.

Estas partículas proporcionan información importante sobre los procesos internos de los cuerpos celestes. Como estas partículas subatómicas no interactúan con la materia circundante, son extremadamente valiosas para obtener información sobre el funcionamiento interno del Sol.

¿Cómo se estudia realmente la fuerza débil?

Acelerador de partículas en el CERN

El avance tecnológico juega un papel importante en la adquisición de información sobre la fuerza débil. Estudiar la fuerza débil requiere herramientas y experimentos sofisticados. El gran colider de hadrones (LHC) en el CERN es uno de esos instrumentos, lo que permite a los científicos recrear condiciones similares a las presentes justo después del Big Bang. Al colidir partículas a altas velocidades, los investigadores pueden estudiar las partículas producidas y obtener información sobre las fuerzas fundamentales en juego, incluida la fuerza débil.

El descubrimiento del bosón de Higgs dentro del LHC fue un hito para comprender el papel de la fuerza débil. Esta partícula, asociada con el mecanismo por el cual las partículas ganan masa, proporcionó evidencia adicional de la teoría de electroondas, que unifica la fuerza débil con el electromagnetismo a altas energías.

Unificación de fuerzas débiles y electromagnéticas

Uno de los logros más notables en el ámbito de la física de las partículas es la unificación de la fuerza débil y el electromagnetismo en un solo marco teórico: la teoría de electroweak. La teoría de electroweak presenta el concepto de ruptura de simetría espontánea, explicando cómo los bosones W y Z, inicialmente se cree que no eran masas, como los fotones, adquieren masa mientras preservan las simetrías fundamentales de la fuerza débil y el electromagnetismo.

Resumir

En conclusión, la descomposición de partículas elementales inestables, como los mesones, esencialmente inicia la fusión nuclear que ocurre en los núcleos de las estrellas.

Si bien la fuerza nuclear débil puede no poseer la presencia de la fuerza fuerte, su importancia no puede pasarse por alto. Desde su papel en la descomposición beta y la producción de neutrinos hasta su influencia en la nucleosíntesis en las estrellas, la fuerza débil juega un papel fundamental en la configuración del cosmos.

A medida que nuestra comprensión se profundiza y la tecnología avanza, continuamos retrocediendo las capas de esta fuerza sutil pero esencial, descubriendo los mecanismos que rigen el universo en sus escamas más pequeñas. La fuerza débil puede no exigir el centro de atención para los amantes cuánticos, pero sus contribuciones son de extrema importancia para todas las ramas de la física.

Referencias (haga clic para expandir)

1. Fabbri, L. (1 de julio de 2011). Desde el tensor de torsión para los espinores hasta las fuerzas débiles para los leptones. Revista Internacional de Física Teórica. Springer Science and Business Media LLC.
2. Fuerzas | Universo.
3. Fuerzas fundamentales.
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El JWST ya es reconocido por acceder a información que no se podía obtener antes. Ahora ha logrado determinar la temperatura de un exoplaneta. Los astrónomos consideran ampliamente el telescopio espacial James Webb (JWST) como el pináculo de los telescopios espaciales. El telescopio más grande y potente jamás lanzado al espacio, es el sucesor del telescopio espacial Hubble.

Muchos creen que con el JWST, podremos observar regiones más distantes del universo que nunca. Comprende varias cámaras y espectrómetros que pueden detectar radiación infrarroja. Algunos de estos instrumentos incluyen el espectrógrafo infrarrojo cercano (NIRSPEC), el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) y la cámara infrarroja cercana (NIRCAM).

Los científicos esperan obtener información que nos ayude a determinar cómo se veía el universo temprano, junto con la formación y evolución de las galaxias, y el nacimiento de estrellas dentro de gas y polvo nebuloso.

Sin embargo, otra misión esencial del JWST es investigar las atmósferas de los exoplanetas y determinar si los planetas observados tienen los ingredientes necesarios para aconsejar la vida.

El 27 de marzo de 2023, el JWST logró medir la temperatura diurna de un exoplanet rocoso, Trappist-1 b. En este artículo, veremos cómo el JWST logró esto.

La ilustración de un artista del planeta Trappist-1 B, con su lado siempre enfrentando a su estrella matriz. El JWST recientemente logró medir su temperatura (créditos: punteado yeti/shutterstock)

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Medir teóricamente la temperatura de un planeta

En teoría, podemos medir la temperatura de los cuerpos celestes utilizando una ley llamada Ley Stefan-Boltzmann. Esta ley relaciona la temperatura de un cuerpo con su flujo (una medida de la cantidad de luz que emite).

Entonces, para calcular teóricamente la temperatura de un planeta, necesitamos encontrar el flujo de su estrella principal (que se puede medir), la distancia entre ese planeta y su estrella, y el 'albedo' del planeta. El albedo es una cantidad que explica la fracción de la luz de la estrella reflejada en un planeta.

Un planeta con un albedo de 1 (uno) reflejaría perfectamente todo incidente de luz, mientras que uno con 0 (cero) albedo absorbería todo incidente de radiación en él.

Este diagrama muestra cómo la luz solar es reflejada y absorbida por las nubes y la superficie de la tierra. El albedo explica cuánto de esta luz solar se refleja. (Créditos: Valentinakru/Shutterstock)

Los astrónomos determinan la temperatura del planeta utilizando el valor de albedo del planeta y el flujo total de su estrella host.

Este método para calcular la temperatura del planeta es un enfoque simple y bastante crudo, ya que no tiene en cuenta los procesos y mecanismos físicos internos en la atmósfera del planeta, como su redistribución de calor. Tampoco considera el hecho de que el lado cercano y lejano del planeta en relación con la estrella tendrá diferentes temperaturas.

Sin embargo, podemos desarrollar modelos que tengan en cuenta el efecto de la atmósfera redistribuyendo el calor alrededor del planeta. Estos modelos también pueden explicar el impacto del bloqueo de las mareas, cuando un lado del planeta enfrenta la estrella para siempre, e incluso el color de la superficie del planeta (cuanto más oscuro sea, más radiación del espacio se absorberá).

Medir la temperatura de un planeta usando Miri

El JWST consta de varias cámaras y espectrómetros a bordo. Usando el instrumento de infrarrojo medio (MIRI), que consiste en una cámara y un espectrógrafo, se midió la temperatura de los días del planeta Trappist-1 B.

Este es un modelo del instrumento de infrarrojo medio (MIRI) presente en el JWST (Créditos: Wikimedia Commons)

El Miri realizó las observaciones fotométricas de Trappist-1 B justo cuando comenzó su eclipse secundario. Un eclipse secundario se refiere cuando un Exoplanet comienza a ir detrás de su estrella anfitriona, según lo visto por un observador como el JWST. El JWST tomó las observaciones usando el filtro F1500W del MIRI. Este filtro permite detectar la radiación infrarroja de longitudes de onda particulares, como las que los científicos esperan ver de los exoplanetas.

Como Trappist-1 B es un planeta, no emite ninguna luz propia. Sin embargo, brilla cuando se observa en el rango de infrarrojos. El MIRI es, por lo tanto, una herramienta de observación ideal para exoplanetas. Al detectarlo en infrarrojos, podemos encontrar su flujo o brillo.

El MIRI, utilizando el filtro F1500W, observó Trappist-1 B durante cinco casos diferentes de observaciones secundarias. Los datos de observación consisten en la medición de brillo del planeta en la radiación infrarroja. Luego, los científicos lo reducen y lo optimizan utilizando software de computadora y obtienen una 'curva de luz' del exoplanet.

Este diagrama da un ejemplo de una curva de luz. Este es el obtenido al observar el Exoplanet Trappist-1 C, mientras que sufre eclipse secundario. (Créditos: el telescopio espacial James Webb de la NASA)

La curva de luz muestra cómo disminuye el flujo infrarrojo cuando comienza el eclipse secundario. Antes de que comience este eclipse, el JWST registra el brillo del Star Trappist-1 y su Exoplanet Trappist-1 b. Sin embargo, a medida que el planeta comienza a moverse detrás de su estrella, está oscurecido desde la vista del telescopio. Aparece como una ligera disminución en el brillo observado por el JWST. Esta reducción en el brillo se produce como una pequeña caída en la curva de luz.

Para obtener la temperatura del planeta, los astrónomos primero miden esta disminución en el brillo, también llamada profundidad del eclipse, utilizando la curva de luz del Exoplanet. Encuentran el flujo del planeta durante el día usando este valor de profundidad. Los astrónomos luego usaron la ley de radiación de Planck para determinar la temperatura.

Utilizando este método, la temperatura de los días de la exoplaneta, Trappist-1 B, se estimó en alrededor de 503 K.

Temperatura y atmósfera de Trappist-1 B

Este diagrama proporciona una comparación de la temperatura de TRAPPIST-1 B medida utilizando el JWST con el obtenido utilizando modelos de computadora. También destaca la temperatura de la Tierra y Mercury (créditos: el telescopio espacial James Webb de la NASA)

Mientras tanto, los modelos de computadora muestran que si no tuviera una atmósfera con una distribución de calor adecuada, Trappist-1 B tendría una temperatura ligeramente superior a 500 K. Sin embargo, si Trappist-1 B tuviera una atmósfera que distribuye el calor de manera uniforme, su temperatura diaria se acercaría a 400 K.

La comparación de esos modelos parece implicar que Trappist-1 B es más probable que sea un planeta rocoso sin atmósfera. Si tuviera una atmósfera, el calor se extendería de manera uniforme, bajando su temperatura durante el día.

Esta hazaña del JWST es solo el comienzo. Su capacidad para encontrar un eclipse secundario es en sí mismo un logro masivo. Al medir la temperatura de un planeta, podemos descubrir si tiene una atmósfera, que es un paso esencial para determinar si un planeta podría albergar la vida.

Con más observaciones de otros planetas, aprenderemos más sobre las posibilidades de que la vida evolucione en otros planetas. Descubrir más sobre los orígenes de la vida es también una de las misiones de JWST. Los científicos esperan que esta nueva generación de observación pueda proporcionar más información sobre las propiedades de las atmósferas presentes en otras exoplanetas en el cosmos.

Referencias (haga clic para expandir)

1. Astronomía del sistema solar, conferencia número 8.
2. James Webb Space Telescope | Universidad de Arizona.
3. Instrumento de infrarrojo medio (MIRI) – James Webb Space Telescope.
4. James Webb Space Telescope Science.
5. Webb de la NASA mide la temperatura de un rocoso …
6. TP Greene. (2023) [2303.14849] Emisión térmica del tamaño de la tierra …