Autor: techieguys

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Herramientas y métodos como la radio astronomía y la espectroscopía 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 los telescopios, juegan un papel crucial, que influyen en los cuerpos celestes que van desde estrellas y planetas hasta galaxias enteras. Estas fuerzas magnéticas permanecen ocultas de la vista directa, lo cual es un desafío para los astrónomos, ya que estudiarlas se vuelve más difícil, particularmente en proximidad a las estrellas. Para abordar esto, los astrónomos emplean herramientas científicas que involucran partículas cargadas, luz polarizada y radio astronomía.

Existen campos magnéticos en todo el universo, con objetos circundantes como planetas, estrellas y galaxias. A diferencia de las estrellas que brillan o galaxias que forman hermosos patrones, los campos magnéticos no emiten luz visible. Este rompecabezas científico significa que los astrónomos deben usar métodos prácticos para comprender estas fuerzas magnéticas ocultas.

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Olas de radio

Las ondas de radio, una forma de radiación electromagnética, comparten características con 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 dispersa o absorbida por el polvo interestelar y el gas, 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 varios fenómenos astrofísicos.

Partículas cargadas y campos magnéticos

Si bien los campos magnéticos en sí mismos no se pueden ver directamente, tienen un gran impacto en cómo se comportan las partículas cargadas en el espacio. Esta interacción entre los campos magnéticos y las 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 en la tierra: esas hermosas luces que a menudo se pueden ver en las regiones polares. Suceden cuando las 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 gases en nuestra atmósfera. Cuando esto sucede, producen luz visible (lo que vemos como Aurora) y Radio Light, que no podemos ver, pero podemos detectar con instrumentos especiales. Estas luces nos muestran cómo funcionan los campos magnéticos.

Del mismo modo, 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 los fuertes campos magnéticos, se aceleran mucho. A medida que siguen las líneas de campo magnético, emiten radiación a través de diferentes longitudes de onda, incluidas las ondas de radio.

Espectroscopía de estrellas combinadas con el efecto Zeeman

La espectroscopía es una técnica que disecciona la luz en sus colores constituyentes o longitudes de onda, utilizando un enfoque fundamental para estudiar los cuerpos celestes. Los astrónomos capturan la luz emitida por una estrella y la someten a una rejilla de prisma o 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 la división de estas líneas producen ideas críticas sobre la resistencia 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 hacen la transición entre los niveles de energía en presencia de un campo magnético, las líneas espectrales producidas por el átomo dividido en múltiples componentes. Este fenómeno se llamó más tarde el efecto Zeeman. Cuando se aplica al estudio de las estrellas, permite a los astrónomos detectar la presencia y medir la resistencia de los campos magnéticos.

Mapeo de campos magnéticos en galaxias

Si bien estudiar estrellas individuales y agujeros negros es fascinante, la radio astronomía permite a los científicos mirar las galaxias enteras y las vastas áreas del espacio que llenan. En nuestra galaxia de la Vía Láctea, los campos magnéticos se extienden al espacio entre las estrellas, que está llena de gas y polvo ionizado.

El gas ionizado, a pesar de que 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. Llamamos a esta rotación de Faraday, y cuánto cambia depende de la frecuencia de la luz y cuánto gas ionizado está presente.

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

Matriz de radiotelescopio en Alma (créditos: Framalicious/Shutterstock)

Incluso podemos medir los campos magnéticos de las galaxias a miles de millones de años luz de distancia. Por ejemplo, la matriz de milímetro/submilímetro de Atacama (ALMA) recientemente midió el campo magnético de una galaxia tan lejos que su luz ya había viajado durante 11 mil millones de años para comunicarse con 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 líneas de campo magnético, los astrónomos pueden usar 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 las cosas que nos ayudan a comprender mejor el universo. Desde los misterios de la materia oscura y la energía oscura hasta los secretos ocultos de los agujeros negros y los campos magnéticos invisibles alrededor de las estrellas y las galaxias, la radio astronomía es una herramienta poderosa 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. Descodan las señales magnéticas de las estrellas, rastrean cómo los campos magnéticos cambian en las galaxias y miran hacia atrás en el tiempo para estudiar galaxias antiguas. A medida que avanza la radio astronomía, estamos resolviendo sistemáticamente los misterios de los campos magnéticos en torno a las estrellas, dándonos una comprensión práctica de los tesoros escondidos del universo.

Referencias (haga clic para expandir)

1. El secreto de los ciclos magnéticos en 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 requiere más inversión para crecer y, a menudo, tiene un mayor rendimiento que los métodos de agricultura convencionales. Además, la exageración de marketing y la demanda de los consumidores también aumentan el precio de los productos orgánicos.

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

Sin embargo, no siempre es amigable para su billetera, ya que los productos orgánicos casi siempre cuesta 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) al 82% para los huevos y el 109% para la leche descremada.

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

Los consumidores se sienten cálidos y confusos porque están comiendo alimentos que son mejores para el medio ambiente y los consumidores que optan por los alimentos orgánicos a menudo no les importa pagar el precio de la prima. Desafortunadamente, esto mantiene el producto orgánico fuera del alcance de la persona promedio.

La pregunta es, ¿realmente cuesta mucho más producir alimentos orgánicos? ¿O las tiendas nos cobran injustamente para aumentar sus márgenes de ganancia?

Bueno, es un poco de ambos. La producción de alimentos orgánicos le cuesta a los agricultores más que la agricultura convencional, pero las tiendas también están obteniendo altas ganancias.

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Los métodos de agricultura orgánica cuestan más

La agricultura orgánica es más intensiva en el trabajo que la agricultura convencional. Considere el tema de las malas hierbas. Un agricultor convencional puede rociar un maldito para matar solo las malezas, pero un agricultor orgánico que no usa ningún pesticida químico necesitará enviar a su tripulación al campo para eliminar manualmente las malas hierbas. Este trabajo manual puede costarle al agricultor más que al 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 las grandes granjas convencionales puedan. 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 usan productos químicos sintéticos. Sin embargo, utilizan productos químicos naturales y ciertos productos químicos aprobados orgánicos. Puede leer más sobre el uso de productos químicos en la agricultura orgánica aquí.

La diferencia entre los pesticidas sintéticos y los pesticidas aprobados por los orgánicos es que los pesticidas sintéticos son más específicos y requieren menos aerosoles. Por otro lado, los pesticidas orgánicos como el dimetoato, el piretro, la azadirachtina y el sulfato de cobre son más generalizados y requieren múltiples aerosoles, todos los cuales se suman a los costos laborales.

A pesar de los múltiples aerosoles de pesticidas, los cultivos orgánicos aún se pueden perder por la infestación de plagas y enfermedades y los agricultores pueden perder un cultivo completo. Esta es una gran pérdida para los agricultores que deberán ajustarse en algún lugar de las ventas de los otros cultivos.

La agricultura orgánica es más intensiva en el trabajo (créditos: Pressfoto/Freepik)

Finalmente, la logística posterior a la cosecha de las granjas convencionales está bien establecida, mientras que las pequeñas granjas orgánicas están relativamente dispersas. Esto significa que los agricultores orgánicos pueden necesitar llevar los productos al mercado ellos mismos, lo que costará sustancialmente más.

Para hacer las cosas aún más complicadas, los productos orgánicos no pueden transportarse con productos convencionales.

Las granjas orgánicas producen menos

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

Otro metaanálisis también concluyó que los rendimientos de las granjas orgánicas son más bajas que las granjas convencionales y continuó explicando que la brecha de rendimiento depende del sistema agrícola, ya sea alimentado o regado, el tipo de cultivo y el tipo de suelo. Sin embargo, cuando las granjas orgánicas y convencionales eran más comparables, la brecha de rendimiento era tan alta como 34%.

Además del rendimiento, también debemos considerar la estabilidad del rendimiento. La estabilidad del rendimiento es la consistencia del rendimiento de año en año. Un metanálisis 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 frente a las granjas convencionales concluyó que cuando consideramos el rendimiento y el número de cultivos cosechados, la productividad de las granjas orgánicas es 29-44% menos que las granjas convencionales.

Las granjas orgánicas producen menos de las granjas 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 forma 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 ser certificados. Las granjas se inspeccionan regularmente para garantizar que sigan las regulaciones orgánicas. Muchas granjas orgánicas también obtienen una certificación que no es de OGM. Si bien el etiquetado de alimentos está diseñado para informar al consumidor de dónde proviene sus alimentos y lo que contiene, obtener dinero certificado y con licencia. Estos costos adicionales se transmiten al consumidor.

La certificación orgánica es costosa y se suma a los costos agrícolas (créditos: StarVector06/Freepik)

¡Porque pueden!

Aunque el número de granjas orgánicas ha aumentado a lo largo de los años, todavía no hay suficiente para satisfacer la demanda de alimentos orgánicos. Naturalmente, dado que la oferta es menor que la demanda, el precio de los alimentos orgánicos se ha disparado.

Los productos orgánicos también se califican como más saludables que los productos convencionales. Las agresivas campañas de los medios 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, animales o humanos». A muchos consumidores no les importa pagar una prima por los alimentos que es mucho «mejor».

Las campañas orgánicas a menudo se dirigen a las élites urbanas que pueden pagar los precios más altos de las frutas y verduras orgánicas. Dichas campañas de marketing atraen a estas personas y se sienten superiores al pagar más por algo que perciben como mejor. A veces se ve como un símbolo de estado para comer alimentos orgánicos. Las tiendas aprovechan esta capacidad financiera y mantienen márgenes significativos en productos orgánicos.

Los consumidores deben tomar decisiones informadas si pagarán o no la prima de los productos orgánicos (créditos: frenético/freepik)

Conclusión

A pesar de su creciente popularidad, los productos orgánicos continúan siendo un producto relativamente nicho dirigido a las élites urbanas. Muchos consumidores están dispuestos a pagar más por los productos orgánicos por los beneficios de salud y medio ambiente percibidos, pero el salto de precios pone productos orgánicos más allá del alcance del consumidor promedio de clase media.

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

Además de estos beneficios ambientales, informes como este han demostrado que los productos orgánicos no son nutricionalmente mejores. Dado que el rendimiento orgánico es más bajo, también requerirá más tierra para cultivar la misma cantidad de alimentos, lo que elimina más tierra de los bosques naturales. Los productos orgánicos se venden con una prima y a menudo se empaquetan en plástico, aumentando aún más su huella ambiental. Finalmente, cuando los productos orgánicos se envían desde ubicaciones distantes, se suma a la huella de carbono general.

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

Referencias (haga clic para expandir)

1. de Ponti, T., Rijk, B. y Van Ittersum, MK (2012, abril). La brecha de rendimiento del cultivo entre la agricultura orgánica y convencional. Sistemas agrícolas. Elsevier bv.
2. Knapp, S. y van der Heijden, MGA (7 de septiembre de 2018). Un metaanálisis global de estabilidad del rendimiento en la agricultura orgánica y de conservación. Comunicaciones de la naturaleza. Springer Science and Business Media LLC.
3. Seufert, V., Ramankutty, N. y Foley, JA (2012, 25 de abril). Comparando los rendimientos de la agricultura orgánica y convencional. Naturaleza. Springer Science and 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 ciencia del suelo. Informa UK Limited.
5. Prácticas sostenibles vinculadas al tamaño de la granja en la agricultura orgánica.
6. Investigando las primas de precios minoristas para alimentos orgánicos.

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El mar profundo carece de vida vegetal, lo que requeriría la luz solar para hacer comida. Sin embargo, incluso sin la luz solar que alimenta la vida en la superficie de la tierra, las criaturas de aguas profundas tienen adaptaciones que les permiten hacer de este hábitat su hogar, incluidos los de caza, alimentarse de materia en descomposición e incluso albergar bacterias que pueden hacer comida sin luz solar.

Las plantas juegan un papel fundamental en la mantenimiento de la vida en la Tierra al proporcionar una gran cantidad de recursos esenciales. Lo hacen usando la energía del sol para provocar reacciones químicas elaboradas que nos dan alimentos y oxígeno. Sin embargo, el océano profundo, un abismo misterioso y profundo que abarca más de dos tercios de la superficie de nuestro planeta, presenta un desafío único. La luz solar solo llega a los 200 metros más altos del océano, donde la fotosíntesis es posible. Más bajo que eso, comienza el mar profundo, que es un mundo de presión abatrilladora, frío y oscuridad total. Estas condiciones son tan extremas que parecen inhóspitas para la vida …

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

Entonces, ¿cómo puede la vida sobrevivir en el océano profundo sin luz? ¿Hay plantas allí abajo que producen 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 ambiente hostil

El océano profundo se refiere a áreas a una profundidad de más de 1,000 metros de la superficie del océano. A esa profundidad, la luz solar no puede penetrar, lo que resulta en la oscuridad total. Esto está en marcado contraste 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, con las zonas bañales, abisales y hadales que representan los reinos de Crepúsculo, medianoche y trinchera, respectivamente. La zona Hadal se extiende a una profundidad asombrosa de 6,000 metros.

En estas zonas, la vida se ve muy diferente de lo que vemos más cerca de la superficie, tanto en tierra como en el agua, ya que las condiciones difieren enormemente. En las partes más profundas del océano, como la trinchera de Mariana, la presión puede alcanzar los asombrosos 15,000 psi (libras por pulgada cuadrada), que es más de mil veces mayor que la presión atmosférica en el nivel del mar. En la zona abisal, las temperaturas pueden flotar alrededor de 2-4 ° C (36-39 ° F), que es mucho más fría que las aguas superficiales. Además de esto, los nutrientes, incluidos elementos esenciales como el nitrógeno y el fósforo, a menudo se limitan en el océano profundo. Sin un suministro de nutrientes adecuado, los organismos enfrentan desafíos cuando se trata de mantener los procesos de vida.

Zonas oceánicas. La zona epipelágica recibe mucha luz solar. Debajo de eso, la cantidad de luz solar disminuye constantemente, y la zona Hadal obtiene la luz solar cero. (Créditos: Chris Huh, K. Aainsqatsi/Wikimedia Commons)

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

Ahora, sin plantas y sus procesos confiables de fotosíntesis, ¿cómo obtiene la vida en los océanos profundos su comida? ¿Qué forma la base de la red alimentaria de aguas profundas?

Quimiosíntesis: un proceso sin luz

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

En el corazón de la quimiosíntesis están las bacterias quimiosintéticas, que juegan un papel fundamental en la conversión de compuestos inorgánicos, como el sulfuro de hidrógeno (H2S), el metano (CH4) y el azufre elemental, en moléculas orgánicas. Estos compuestos orgánicos sirven como base de la cadena alimentaria en el océano profundo, sosteniendo una variedad de organismos únicos que están especialmente adaptados a sus hábiles hábiles.

En respiraderos hidrotérmicos, las bacterias especializadas conocidas como bacterias de azufre juegan un papel crucial en el proceso quimiosintético. Estas bacterias metabolizan los productos químicos del fluido de ventilación hidrotermal, proporcionando la base de la cadena alimentaria para otros organismos que viven en ventilación, incluidos gusanos de tubos gigantes, almejas y camarones. A través de la quimiosíntesis, estos organismos pueden prosperar en un entorno completamente desprovisto de luz solar.

Esto hace que las bacterias quimiosintéticas sean cruciales para alimentar las innumerables organismos en el mar profundo, ya que son la capa base de una red de alimentos expansivo.

Los notables organismos del océano profundo

El notable Tubewormas gigantes (Riftia pachyptila), que puede alcanzar longitudes de más de dos metros y a menudo se encuentran cerca de respiraderos hidrotérmicos, bacterias quimiosintéticas de la casa dentro de sus cuerpos y confiar en los nutrientes producidos por estos microbios.

Izquierda: Tubeworms gigantes cerca de las Islas Galápagos. Derecha: mejillones quimiosintéticos en el Golfo de México. Albergan bacterias que usan sulfuro de hidrógeno o metano para hacer 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 en los fluidos de ventilación hidrotermal. De alta mar almejassimilar a los mejillones, también bacterias quimiosintéticas anfitrionas en sus tejidos branquiales. Estas criaturas se han adaptado para prosperar en las condiciones extremas que rodean los respiraderos hidrotermales. Además, pequeño ventilación Congregarse cerca de las ventilaciones hidrotérmicas 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 de la luz para convertir el dióxido de carbono en azúcares. Este es el proceso de energía de la luz que se convierte en energía química. En la quimiosíntesis, la energía en moléculas como el sulfuro de hidrógeno y el metano se usa para convertir el dióxido de carbono en alimentos. 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: glucosa, en este caso. Esta glucosa sirve como fuente de energía fundamental para 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 cuán adaptable y diversa la vida en este planeta puede ser.

Materia muerta desde arriba: una línea de vida desde la superficie

La quimiosíntesis por sí sola no explica toda la vida en el océano profundo. La zona afótica no solo carece de luz solar, sino también hogar de otra fuente importante de energía: la materia muerta que cae de las aguas superficiales. En las capas superiores del océano, las plantas microscópicas llamadas fitoplancton participan en la fotosíntesis, capturan energía del sol y crean materia orgánica, que luego se alimenta por una miríada de especies, que pasa hacia arriba a través de la cadena alimentaria.

Como la vida en las regiones superiores del océano, el fitoplancton, los peces y las ballenas), sus restos se hunden lentamente en las profundidades. Estos restos orgánicos se hunden en el fondo del océano, algo que los biólogos marinos han llamado poéticamente la nieve marina. Este detritus orgánico es una fuente crítica de alimentos para muchos organismos de aguas profundas que son incapaces de participar en quimiosíntesis. Las partículas ricas en carbono que conforman la nieve marina proporcionan alimento para animales que alimentan filtros como esponjas, corales y ciertas especies de zooplancton.

A medida que desciende al océano profundo, la nieve marina sirve como un puente de conexión entre los dos mundos, proporcionando energía a los animales que de otro modo podrían luchar por encontrar una fuente estable de sustento. Los organismos de aguas profundas que no pueden acceder o utilizar puntos de acceso quimiosintético dependen de esta materia orgánica que cae desde arriba para mantener su existencia.

Conclusión

Algunas de las adaptaciones más notables en la región del mar de profundidad incluyen gigantismo, con calamares colosales y isópodos gigantes que crecen a tamaños asombrosos para soportar largos períodos entre las comidas, así como los cuerpos translúcidos que hacen que las criaturas sean casi invisibles, y estructuras resistentes a la presión que evitan que los organismos colapsen bajo el peso inmenso del océano de arriba.

Además, el mar profundo fomenta la vida útil extendida en especies como el tiburón de Groenlandia, lo que les permite prosperar con su lento metabolismo, a pesar de los recursos alimentarios limitados.

Comprender los secretos del océano profundo no es simplemente una cuestión de curiosidad científica; Es esencial para la preservación de estos ecosistemas únicos y delicados. Ante el cambio climático y la explotación potencial de los recursos de aguas profundas, los esfuerzos de exploración y conservación continuos son vitales. Al hacerlo, podemos asegurarnos de que las maravillas del océano profundo continúen cautivando e inspirándonos para las generaciones venideras.

Referencias (haga clic para expandir)

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

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La exploración espacial ha estado en curso durante muchos años, pero los científicos también han tratado de recrear el espacio exterior en laboratorios en la Tierra.

Desde principios de la década de 1960, los humanos se han estado aventurando en el espacio, siendo Cosmonaut Yuri Gagarin la primera persona en romper el límite a las estrellas. Hasta el día de hoy, los astronautas y los cosmonautas han estado involucrados en varias misiones espaciales, desde ir a la luna hasta permanecer en estaciones espaciales durante varios meses a la vez.

Este es el busto de Yuri Gagarin, la primera persona en ir al espacio, ubicada en Bucarest, Rumania. (Créditos: FRIMUFILMS/SHUTTERSTOCK)

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

Obviamente, esto dificulta que aquellos que van a tales lugares, por lo que es necesario replicar entornos de espacio exterior en el laboratorio. Usamos esto para entrenar a los astronautas y probar la funcionalidad de los componentes que se utilizan en satélites espaciales y telescopios.

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Instalaciones en la NASA

Uno de los centros más destacados cuando se trata de recrear entornos espaciales para actividades espaciales humanas es el Centro Espacial Johnson y la instalación de capacitación de Sonny Carter, operado por la NASA.

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

Una de las simulaciones de entorno espacial más significativo en el centro de entrenamiento de Sonny Carter es el Laboratorio Neutral de Boyancia (NBL).

Aquí, la instalación simula la microgravedad del espacio exterior al lograr flotabilidad neutral: La tendencia a equilibrar igualmente el hundimiento y flotación.

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

El laboratorio en sí consiste en una piscina gigante de agua. Aquí, los astronautas se preparan para las caminatas espaciales que usan pesas o dispositivos de flotación apropiados para flotar dentro de la piscina para simular la gravedad cero. El NBL es el sucesor de la Instalación de Entrenamiento del Medio Ambiente (WETF), que anteriormente se usaba para el entrenamiento de flotabilidad neutral.

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 del arrastre mientras están en el agua.

A pesar de estos problemas, la flotabilidad neutral es el método más confiable disponible para la capacitación en caminata espacial.

La NASA también tiene otras instalaciones de entorno espacial en su cohorte. Estas instalaciones son para probar partes de varias naves espaciales, instrumentación y su rendimiento en entornos espaciales extremos. Algunas de estas instalaciones incluyen las diversas cámaras de vacío térmico, rayos X y instalaciones criogénicas (XRCF), complejo de entornos espaciales (SEC), simulador de entorno espacial, etc.

Las cámaras de vacío térmica proporcionan baja presión y el entorno frígido del espacio exterior para probar la nave espacial y las piezas electrónicas. Una de sus cámaras, llamada Cámara B, también alberga pruebas de operaciones de tripulación mediante la creación de una simulación de baja gravedad utilizando monorraíles de sobrecarga en un recubrimiento de vacío.

Los alumnos en sus trajes espaciales usan estos monorraíl para eliminar esencialmente su peso y les permiten moverse en dos direcciones horizontales.

Esta es una imagen de la cámara de vacío térmica A, tomada del exterior. Es conocido por ser el centro de pruebas para las misiones del Apolo y el telescopio espacial James Webb. (Créditos: el telescopio espacial James Webb de la NASA)

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

La Cámara de la SEC alcanza las altas condiciones de vacío utilizando bombas de desbordamiento. Las bombas de desgaste son un tipo de bomba de vacío mecánica utilizada para lograr condiciones de altas al vacío. Lo hace mediante el uso de sopladores de lóbulos rotatorios hechos de lóbulos giratorios que controlan el flujo de aire fuera de la cámara, junto con bombas mecánicas.

Las bombas y criopumps turbomoleculares ayudan a estos sopladores a alcanzar condiciones de vacío casi en forma de espacio. Las cámaras alcanzan varias temperaturas utilizando un criohroud, que se calienta y se enfría haciendo nitrógeno líquido y gaseoso.

Los efectos de la radiación electromagnética se llevan a cabo en otra cámara en la SEC llamada Instalación de energía espacial (SPF). Aquí, se producen pruebas sobre interferencia electromagnética (EM) y la compatibilidad electromagnética de los instrumentos. Asegura que la radiación de estrellas y otras fuentes no afecte negativamente los objetos enviados al espacio.

Cámara de prueba de la instalación de energía espacial. (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 olas se reflejen y permanezcan dentro de esa cámara, lo que lo hace útil para una amplia gama de experimentación de EM.

El Space Environment Simulator (SES) tiene funcionalidades similares a las cámaras de vacío térmicas discutidas anteriormente. Se usa para probar artículos mucho más grandes. El Goddard Space Flight Center alberga este simulador.

Las condiciones de vacío y temperatura se obtienen dentro por el SES utilizando bombas mecánicas de pistón y criopumps y mortajas cilíndricas usando nitrógeno líquido y gaseoso, respectivamente (como la SEC). El SES también tiene 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 tiene algunas configuraciones de entorno espacial impresionantes 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 alumnos de los astronautas a usar herramientas en cero gravedad. El EAC también posee simulaciones espaciales exteriores donde los astronautas pueden entrenar.

Una ilustración que muestra astronautas en piscinas de flotabilidad submarina. (Créditos: el IMG/Shutterstock)

La ESA se ha dedicado a realizar vuelos parabólicos para comprender los efectos de la microgravedad en los humanos y realizar experimentos en tales entornos. Si bien los experimentos de microgravedad ocurren en las estaciones espaciales, los vuelos parabólicos son relativamente más baratos y más convenientes para llevar a cabo.

Empresas privadas como Air Zero G y Zero G Corporation también ejecutan vuelos parabólicos que generan una experiencia de microgravedad, incluso para el público en general. Películas como Apollo 13 y The Mummy tuvieron procedimientos similares durante su producción, y el primero había realizado alrededor de 612 vuelos de parábola para obtener cuatro horas de entorno de microgravedad para filmar.

Imagen a la izquierda: Este es un póster de la película para la película Apollo 13. Se utilizaron vuelos parabólicos para simular un entorno de microgravedad para esta película. (Créditos: Covershots 4-15-09/Flickr) Imagen a la derecha: Esta es la imagen de la cápsula espacial que se usó durante el Apolo 13 de la filmación. (Créditos: Caribb/Flickr)

Estas rutas de vuelo también se llaman rutas de vuelo 'parabólicas', ya que la trayectoria general de estos vuelos aparece parabólica. Una parte de esta ruta de vuelo (la trayectoria entre el tiempo de maniobra de 20 segundos y 40 segundos en el diagrama a continuación), es en realidad el vértice de una órbita altamente elíptica.

Esta órbita hipotética y elíptica rodea el núcleo de la tierra (y no alrededor de toda la tierra). Por lo tanto, gran parte de esto se encuentra dentro del manto y la corteza, dentro de la superficie de la tierra.

El momento en que el avión está en esta órbita elíptica es de unos 20-22 segundos. Esto se debe a que solo una pequeña porción de esta órbita elíptica está fuera de la corteza terrestre y está disponible para que el avión manioble. Vaya a este camino orbital durante demasiado tiempo, y el avión podría sumergirse de regreso a la Tierra. Una vez que el avión ingresa a este camino orbital, todo dentro está en caída libre completa.

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

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

Durante ese tiempo, todo dentro del avión está casi sin peso, creando un entorno de microgravedad. Solo decimos 'casi' porque el arrastre de aire en el avión evita que alcance 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 que hayan pasado esos 22 segundos, los pilotos lanzan el avión hacia arriba nuevamente. Los pilotos pueden realizar varias trayectorias parabólicas similares en un solo vuelo.

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

Los científicos usan vuelos parabólicos para recrear entornos reales de baja gravedad sin usar dispositivos de agua y flotación, como en las piscinas de flotabilidad neutras. Estos vuelos permiten que estos experimentos se realicen en condiciones lo más cerca posible de aquellos en las estaciones espaciales, como la ISS.

Simulando entornos de exoplanet

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

El instrumento utilizado para imitar ambientes Exoplanet pesa alrededor de 2000 lb (un poco más de 900 kilogramos) y consiste en paredes de acero gruesas. A diferencia de las condiciones frías de frío y vacío del espacio replicados en las instalaciones anteriores, 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 algunos exoplanet, los científicos luego haz láser de frecuencia de frecuencia dentro de ese instrumento. Registran las interacciones de estas vigas 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 láser en el instrumento mencionado anteriormente. (Créditos: el telescopio espacial James Webb de la NASA)

Los científicos comparan estas interacciones con los datos espectrales de las atmósferas de exoplaneta obtenidas de los telescopios. Luego podemos 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 podría albergar la vida.

Una última palabra

Simular las condiciones del espacio exterior, incluida la baja vacío, la gravedad cero e incluso las atmósferas de los exoplanetas, pueden ser extremadamente útiles. Además de poder experimentar con cómo estos alrededores impactan a los humanos y la vida (especialmente la microgravedad), lo usamos para entrenar a las personas para que entren al espacio exterior. Es crucial para aquellos astronautas que vivirán y trabajarán en estaciones espaciales como la ISS por períodos prolongados.

Este equipo de simulación también brinda capacitación para los astronautas que participarán en futuras misiones de vuelo espacial a la Luna y Marte. Además, se prueban todos los componentes mecánicos y electrónicos de los satélites y los telescopios espaciales para garantizar su durabilidad y tomar las medidas necesarias para protegerlos del daño 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 de la Tierra serán esenciales en los laboratorios.

Referencias (haga clic para expandir)

1. La historia de la exploración espacial.
2. Johnson Space Center Home.
3. Instalaciones de flotabilidad neutral para tren espacial.
4. Cámara de vacío térmico B.
5. Simulador de entorno espacial.
6. Entornos espaciales complejo | Centro de investigación de Glenn | NASA.
7. ESA – Instalaciones EAC.
8. ESA – Vuelos parabólicos.
9. Tome un vuelo sin gravedad a bordo del Airbus A310 Zero G.
10. Los investigadores replican los climas de exoplanetas para ayudar …
11. De astronautas a actores: simulando la gravedad cero en el cine.

Tabla de contenido (haga clic para expandir)

El área del efecto de la gravedad alrededor de los planetas, las estrellas y los agujeros negros es de forma esférica porque tiran igualmente en todas las 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 las leyes de la física. Sin embargo, hace que una maravilla sobre la posibilidad de agujeros negros con diferentes formas que aún no se han explorado.

La idea convencional en astrofísica es que los agujeros negros son esféricos. Esto se debe a que la gravedad lleva todo hacia el centro de la masa, formando una esfera. Esta idea también se aplica a los horizontes de eventos de Black Holes, al menos en un universo con tres dimensiones del espacio y una de tiempo. Esto es lo que observamos de manera similar en planetas y estrellas, ya que 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 de el tiempo. En estas dimensiones adicionales, los físicos ahora están considerando si los agujeros negros podrían tener diferentes formas.

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Explorando dimensiones más altas

Los científicos, especialmente los físicos teóricos, sienten curiosidad por la naturaleza básica del universo. Se les ocurrió la idea de que puede haber más que las tres dimensiones espaciales que conocemos (hacia abajo, izquierda-derecha, hacia adelante hacia adelante), junto con la dimensión del tiempo. Estas dimensiones adicionales, a pesar de que no podemos verlas o tocarlas, podrían tener serios efectos sobre cómo funcionan las cosas en el espacio.

Ilustración de las dimensiones vectoriales (créditos: Akilasaki/Shutterstock)

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

Los agujeros negros que no están en forma son una nueva forma de pensar en el universo, a pesar de que no tiene ningún efecto directo del 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 solo la ciencia teórica; También presenta la posibilidad emocionante de descubrimiento del 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 los aceleradores de partículas. Si pudiéramos detectar estos pequeños agujeros negros durante su breve existencia, podría ofrecer evidencia de la existencia de dimensiones más altas 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 aún teórico, algún día podría convertirse en realidad. En esta búsqueda continua para comprender los agujeros negros, no estamos simplemente expandiendo nuestro conocimiento de los agujeros negros, sino también empujando los límites de nuestra comprensión del universo en sí.

Durante mucho tiempo, los expertos han asumido que los agujeros negros tienen forma esféricamente. Sin embargo, nuestra exploración de dimensiones más altas y las revelaciones matemáticas con respecto a los agujeros negros no esféricos nos alienta 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

Durante más de 20 años, los científicos han sabido que no todos los agujeros negros son esféricos, especialmente en dimensiones más altas. El trabajo reciente en la física teórica ha demostrado (a través de matemáticas) que los agujeros negros existentes 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 que comen 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 en torno a objetos supermasivos como los agujeros negros. En términos más simples, estas ecuaciones nos dicen cómo se ve la forma de un agujero negro. En las dimensiones normales, hay agujeros negros redondos, pero en las dimensiones más altas, las cosas se vuelven más interesantes y complicadas.

A medida que continuamos nuestra exploración científica del cosmos, la perspectiva que las personas tienen en los agujeros negros, la gravedad y la estructura del universo sigue evolucionando. La búsqueda de agujeros negros no esféricos es la evidencia de la curiosidad que tenemos los humanos para los objetos más misteriosos del universo. Si estas formas únicas existen o no en el universo, el viaje para comprender y desentrañar los misterios de los agujeros negros sin duda conducirá a descubrimientos más sorprendentes en el futuro.

Resumen

La pregunta de por qué asumimos que los agujeros negros son esféricos de forma nos han llevado a través de la física teórica y la exploración matemática. Si bien nuestra creencia actual en agujeros negros esféricos se basa en la gravedad y las leyes de la física, ahora estamos considerando la posibilidad de agujeros negros no esféricos en dimensiones más allá de nuestra percepción. Esta idea emocionante 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 un descubrimiento y exploración interminables.

Referencias (haga clic para expandir)

1. Holeros negros, explicó – Uchicago News.
2. Ansoldi, S. (2008). Agujeros negros esféricos con centro regular: una revisión de los modelos existentes que incluye una realización reciente con fuentes gaussianas (versión 1). arxiv.
3. ¿Es un agujero negro un objeto 2D o un objeto 3D?