La radiación solar, principal hipótesis de la avería del satélite GOCE

La radiación solar, principal hipótesis de la avería del satélite GOCE

Foto: ESA

MADRID, 30 Ago. (EUROPA PRESS) -

Los iones pesados de la radiación solar son la principal hipótesis que baraja la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés), entidad coordinadora de la misión en el espacio, sobre la grave avería del satélite GOCE y que le han impedido continuar enviando a la Tierra datos sobre el campo gravitatorio terrestre, su principal objetivo. No obstante, los científicos y la industria ya trabajan en un ‘parche de software’ que permitirá conjugarlos en uno sólo.

Así lo ha explicado a Europa Press el jefe Mantenimiento de Satélites de Observación de la Tierra de la ESA en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial (ESTEC) de Noordwijk (Holanda), el español Miguel Canela, que ha recalcado que, al tratarse del satélite que vuela más cerca de la Tierra, a unos 400 kilómetros de altitud, ha podido verse afectado por estas radiaciones, “capaces de atravesar las protecciones metálicas del satélite”.

La Tierra está rodeada de una intensa radiación de partículas, según explica Canela. De hecho, existen dos zonas, conocidas como los ‘cinturones de Van Allen’, que circundan la Tierra con forma tiroidal — de donut — y que están compuestas por iones que se atrapan por el efecto del campo magnético terrestre. La densidad de estas radiaciones aumenta en los polos y en una zona del Atlántico sur.

“Esos iones afectan y atraviesan metales de gran espesor. Entonces es posible que esas radiaciones hayan facilitado el envejecimiento anticipado de ciertos elementos de los procesadores”, ha puntualizado el máximo responsable del mantenimiento de satélites de la ESA.

FALLO EN LOS ORDENADORES

La ESA ha analizado durante cerca de tres semanas los fallos en el sistema del ‘Explorador del Campo Gravitatorio y de la Circulación Oceánica’ (GOCE, por sus siglas). “Una parte del ordenador nominal falló hace unos cinco meses y entonces se empleó el de repuesto hasta que hace tres semanas también se estropeó. Son fallos diferentes y aislables, que permiten combinar dos ordenadores uno”, ha detallado Canela.

“Normalmente se trabaja con un ordenador o con otro, y ahora lo que hemos pensado es trabajar con ambos en paralelo, en función de las operaciones que es capaz de hacer cada uno. Para ello, los vamos a comunicar entre sí, de forma que se trata de dos ordenadores en uno”, ha recalcado.

De hecho, la industria está fabricando unos ‘parches de software’ para que los computadores puedan trabajar en paralelo, se comuniquen entre sí. “Es una especie de trasplante. Se utiliza el riñón del otro ordenador porque el del redundante falla. Por sí solos no podrían trabajar”, ha puntualizado.

MISIÓN COMPLETADA

Gracias a la escasez de actividad solar, la misión GOCE ha podido tomar todas las medidas del campo gravitatorio terrestre sin interrupciones, de forma continuada. “Con los datos que se tiene hasta la actualidad ya se han cumplido los objetivos principales”, detalla el experto.

No obstante, indica que la misión no se cerrará porque los científicos planean ampliar los objetivos, gracias a que la energía disponible para la misión puede seguir empleándose. En pocos meses habrá reuniones para que, con este apaño de los dos ordenadores, probablemente se consiga estirar hasta 2012 el tiempo nominal de la misión.

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Más de 15.000 fragmentos de basura espacial contaminan nuestra órbita

Residuos orbitales

http://www.elmundo.es/elmundo/2010/08/31/ciencia/1283265132.html

Más de 15.000 fragmentos de basura espacial contaminan nuestra órbita

Recreación de la basura espacial. | ESA

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Nuevo relevamiento del telescopio espacial Spitzer de las afueras de la galaxia ayuda a los astrónomos a estudiar estrellas

27 de agosto de 2010

Bob Elbert / ISU

Los astrónomos Massimo Marengo y Carlos Kerton, de la Universidad Estatal de Iowa (ISU) están utilizando el telescopio espacial Spitzer para estudiar las estrellas en las regiones externas de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Marengo estudia estrellas grandes de baja temperatura y los discos de polvo que se forman alrededor de ellas. Kerton está utilizando datos de Spitzer para estudiar regiones de formación de estrellas en la galaxia.

Massimo Marengo, profesor asistente de física y astronomía, está utilizando datos del telescopio infrarrojo Spitzer para estudiar estrellas grandes y frías y los discos polvorientos que se forman alrededor de éstas y otras estrellas, a medida que evolucionan sus sistemas planetarios. Es coautor de un nuevo artículo científico que describe cómo los sistemas de estrellas dobles en tensión podrían ser eficientes “destructores de mundos”, debido a que las colisiones de planetas pueden ser comunes dentro de estos sistemas. El artículo fue publicado en la edición del 19 de agosto de 2010 de The Astrophysical Journal Letters.

Charles Kerton, como profesor asociado de física y astronomía, está utilizando datos de Spitzer para estudiar las regiones de formación estelar de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Es coautor de un nuevo artículo científico que utiliza imágenes de Spitzer para identificar las regiones internas de la Vía láctea donde se están formando estrellas de masa intermedia. El artículo fue publicado en la edición de agosto de The Astronomical Journal.

El telescopio espacial Spitzer de la NASA fue lanzado el 25 de agosto de 2003, en una órbita alrededor del Sol. Su telescopio de 85 cm de diámetro y tres instrumentos científicos están diseñados para detectar radiación infrarroja o calórica. Para ello, el ensamblaje del telescopio tuvo que ser enfriado hasta cerca de unos pocos grados del cero absoluto (o -273 Celsius). El telescopio se quedó sin helio líquido refrigerante el pasado verano boreal, pero es todavía capaz de recopilar datos con sus dos detectores de longitud de onda más corta.

Una de las tareas iniciales del telescopio fue el estudio del centro polvoriento y lleno de estrellas de la Vía Láctea. El telescopio, como parte de un relevamiento astronómíco llamado GLIMPSE360, ahora está apuntando hacia las regiones exteriores de la galaxia y está empezando a enviar imágenes de esas áreas remotas. El relevamiento está liderado por Barbara Whitney, científica superior en la Universidad de Wisconsin-Madison y científica investigadora senior en el Instituto de Ciencia Espacial de Boulder, Colorado.

Kerton y Marengo de la Universidad del Estado de Iowa dicen que el telescopio espacial es una parte importante de su trabajo científico.

“Me permite ver objetos que están ocultos”, dijo Kerton, quien ayudó a planificar el relevamiento GLIMPSE360. “Me permite detectar estrellas jóvenes, recién formadas que no pueden ser vistas de otra manera. Y las muestra con una resolución que nos ayuda a entender lo que estamos viendo”.

Donde los viejos relevamientos mostraban una sola mancha, dice Kerton, las imágenes de Spitzer muestran un cúmulo de estrellas.

Marengo comenzó a trabajar con el experimento Spitzer antes que fuera lanzado. Cuando formaba parte del personal del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano, en Cambridge, Massachusetts, integró el grupo de instrumental que construyó y calibró el hardware de Spitzer.

“Spitzer es realmente muy sensible”, dijo Marengo. “La primera vez que fue encendido – antes de incluso ser calibrado – una exposición de 10 segundos proveyó la profundidad equivalente a una exposición que solía llevar 10 horas con el telescopio Keck de 10 metros, el más grande en la Tierra”.

Cuando los astrónomos intentan observar estrellas muy frías y débiles, dijo, esto es una gran ventaja. Y por su trabajo, dijo que no hay ningún telescopio en la superficie terrestre que se pueda comparar con la funcionalidad de Spitzer.

Y ahora que el telescopio espacial Spitzer está apuntando más allá de la más conocida región interna de la galaxia, Kerton y Marengo dijeron que ayudará a los astrónomos a entender partes inexploradas de nuestra galaxia hacia el final del relevamiento GLIMPSE360, a principios del año próximo.

“Spitzer está llegando más y más lejos”, dijo Marengo. “Y año a año está revelando más”.

Más información en:

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Espectro de un joven planeta extrasolar lleva a resultados sorprendentes

30 de agosto de 2010

Brendan Bowler and Michael Liu, IfA/ Hawaii

Los astrónomos de la Universidad de Hawai han medido la temperatura de un planeta joven gigante gaseoso girando alrededor de otra estrella usando el Observatorio WM Keck y los resultados son sorprendentes. Ellos han encontrado que su atmósfera es diferente a la de cualquier planeta extrasolar estudiado previamente.

Los astrónomos determinaron la temperatura del planeta al obtener un espectro de su luz emitida. Como resultado, encontraron que los actuales modelos teóricos de los planetas gaseosos gigantes no podían explicar todos los datos. El equipo sospecha que la razón es la presencia de polvo en la atmósfera del planeta. Los modelos con cantidades normales de polvo no se parecen a este planeta, pero los modelos con nubes de polvo excepcionalmente gruesas trabajan mucho mejor. Por lo tanto, parece que los jóvenes planetas gigantes gaseosos están muy nublados.

“Estamos en un punto donde no sólo podemos hacer imágenes directas de planetas alrededor de otras estrellas, sino que también podemos empezar a estudiar las propiedades de sus atmósferas en detalle. La espectroscopía directa de exoplanetas es el futuro en este campo”, dijo Brendan Bowler, estudiante graduado en la Universidad de Hawai y autor principal del estudio.

El planeta, conocido como HR 8799 B, es uno de los tres planetas gaseosos gigantes en órbita alrededor de la estrella HR 8799, ubicada a 130 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Pegaso. Como referencia, la distancia a la estrella nocturna más cercana a la Tierra es de unos cuatro años luz. HR 8799 b es el planeta de menor masa alrededor de la estrella, alrededor de siete veces la masa de Júpiter. Este sistema de múltiples planetas fue descubierto por imagen directa, en 2008, y ahora, sólo un año y medio después, los astrónomos han obtenido un espectro de uno de sus planetas. El espectro de un planeta contiene mucha más información que una sola imagen: puede revelar la temperatura, composición química y propiedades de las nubes del planeta.

La técnica que usó el equipo para determinar la temperatura del planeta se basa en la química de la atmósfera del planeta. En concreto, la presencia o ausencia de metano gaseoso se puede utilizar como un termómetro. El equipo encontró que HR 8799 b muestra poco o nada de metano en su atmósfera. Con base en su espectro y en las imágenes previamente obtenidas del planeta, y comparando las observaciones con los modelos teóricos de atmósferas de baja temperatura, estiman que la temperatura más baja posible para el planeta es de unos 1200 Kelvin.

Los modelos, sin embargo, trabajaron mal al reproducir todos los datos. Los actuales modelos teóricos predicen que HR 8799 b debe tener cerca de 400 Kelvin menos que lo que se mide, a partir de la edad del planeta y la cantidad de energía que emite en la actualidad. El equipo sospecha que la diferencia obedece a que el planeta tiene mucho más polvo y nubes que lo esperado por los modelos actuales.

“Los estudios directos de los planetas extrasolares están aún en su infancia. Pero incluso en esta etapa inicial, estamos aprendiendo que estos objetos son de una especie diferente a los objetos que hemos conocido previamente “, dijo Michael Liu, profesor de astronomía de la Universidad de Hawai y coautor del estudio.

Los planetas alrededor de HR 8799 son increíblemente débiles, unas 100.000 veces más débiles que la estrella que los alberga. Para obtener el espectro de la HR 8799 B, el equipo se basó en el sistema de óptica adaptativa del telescopio Keck II para hacer una imagen ultra-aguda de la estrella durante muchas horas. Luego utilizaron el instrumento denominado OSIRIS instalado en Keck, un tipo especial de espectrógrafo, para separar con precisión el espectro del planeta de la luz de su estrella anfitriona.

“Los sistemas de óptica adaptativa en Keck y otros grandes telescopios terrestres hacen imágenes más nítidas que incluso el telescopio espacial Hubble. Con la óptica adaptativa estamos aprendiendo muchísimo acerca de objetos que son más pequeños que las estrellas de menor masa y más grande que los planetas más masivos gaseosos gigantes del Sistema Solar “, dijo Trent Dupuy, estudiante graduado de la Universidad de Hawai y coautor del estudio. El Dr. Michael Cushing del Laboratorio de Propulsión a Reacción, JPL, era también miembro del equipo al anunciar estos resultados.

Aunque ya han sido descubiertos más de 500 planetas  alrededor de otras estrellas, sólo de seis planetas se han obtenido imágenes directas. Tres de éstos están alrededor de HR 8799 y fueron descubiertos, en 2008, por Christian Marois del Consejo Nacional de Investigación de Canadá y colaboradores. Cuando se anunció, el descubrimiento representaba una de las primeras imágenes directas de la luz emitida por planetas extrasolares.

Un artículo que describe el estudio será publicado en la revista Astrophysical Journal más adelante, este año.

Más información en:

http://keckobservatory.org/

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Continúan los preparativos para la misión STS-133

Por Claudio Mariani

http://www.programaespacial.com/pe/ver_noticias.php?codigo=1283189487

En el dia de hoy se presurizaron los neumáticos del Discovery.

La presurización es uno de los tantos trabajos que quedan por realizar dentro de la linea de tiempo hacia el despegue del Discovery el próximo 1 de Noviembre desde el Centro Espacial Kennedy.

Mientras tanto la tripulación se dedicó a realizar los entrenamientos simulando el reingreso del Transbordador en el Johnson Space Center en Houston.

El Robonauta R-2 ya se encuentra listo para el despegue contenido dentro del Permanent Multipurpose Module (PMM).

En cuanto al Discovery, ya fueron ensamblados en el Edificio de Ensamblaje, los Boosters al Tanque Externo.

La STS-133 será la misión número 35 hacia la Estación Espacial Internacional, su tripulación estará conformada por el Comandante Steven Lindsey, el piloto Eric Boe y los especialistas de misión Alvin Drew, Michael Barratt, Tim Kopra y Nicole Stott.

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400 científicos de los últimos siglos, en forma de mapa de Metro

En este Modern Science Map pueden encontrarse todas las figuras relevantes de los últimos 500 años ubicadas convenientemente como si fueran paradas de las líneas del Metro. Es un trabajo de Crispian Jago.

(Vía Bad Astronomy Blog.)

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Tamaños de asteroides potencialmente peligrosos

Los Objetos Cercanos a la Tierra (NEOs) son asteroides cuyas órbitas se acercan a la Tierra. Esta imagen del asteroide Gaspra fue obtenida por la nave Galileo y, aunque no es un NEO, la superficie de Gaspra puede parecerse a la de algunos NEOs. Los NEOs son también destinos potenciales para los astronautas. Astrónomos de SAO anunciaron los primeros resultados del mayor programa en marcha para determinar los tamaños y las características de los NEOs. Crédito: NASA

Los Objetos Cercanos a la Tierra (NEOs) son asteroides o cometas cuyos caminos los llevan a veces cerca de la órbita de la Tierra. Un NEO podría, por lo tanto, chocar algún día con la tierra – y hay casi 7000 de ellos conocidos, varias veces lo que muchos predijeron.

El impacto de un NEO, incluso de un kilómetro de tamaño, probablemente podría destruir un estado de tamaño medio. El evento de Tunguska que en 1908 arrasó más de 2000 kilómetros cuadrados en Rusia fue, según algunas estimaciones, causado por un asteroide de sólo 60 metros de diámetro. El Congreso ha encargado un objetivo a diez años para la catalogación del 90% del número total de NEOs mayores de 140 metros de diámetro.

Es relativamente fácil detectar un objeto cercano en luz visible observando su movimiento a través del cielo noche tras noche. Medir su tamaño, sin embargo, es mucho más difícil. El problema es que el brillo óptico de un NEO es el resultado de su tamaño y de su reflectividad (“albedo”) – y no es posible determinar el tamaño de un asteroide solo por su su brillo óptico. Hasta la fecha, sólo alrededor del 1,5% de los NEOs tienen medidas de su tamaño, y muchos de éstos son los relativamente grandes. Los astrónomos predicen que hay más de diez veces NEOs con diámetros desde los 100 metros hasta un kilómetro aunque, dado que el daño causado se relaciona aproximadamente con el volumen del asteroide, los de 100 metros son 1000 veces menos destructivos.

Los astrónomos del CfA Joe Hora, Giovanni Fazio, Smith Howard y Tim Spahr reunieron un equipo de dieciséis astrónomos para estudiar los NEOs a longitudes de onda infrarroja, donde los NEOs emiten su propia radiación así como reflejan la luz solar. El brillo infrarrojo, cuando se combina con el valor óptico, permite inferir a los científicos el tamaño y el albedo. Por otra parte, ya que el albedo es una propiedad de las características de la superficie del asteroide (¿sólida?, ¿una pila de escombros?) y de la composición mineralógica, el resultado ayuda a determinar la naturaleza del asteroide, y tal vez dónde se originó en el sistema solar, y cómo ha evolucionado.

Usando el Conjunto de Cámaras Infrarrojas del Telescopio Espacial Spitzer, el equipo ha realizado un programa para caracterizar 700 NEOs, un dramático incremento sobre el número que ahora se conoce. En su primer artículo sobre este proyecto en curso el equipo anunció los resultados iniciales: casi la mitad de los objetos tienen un diámetro inferior a un kilómetro, con el más pequeño de sólo unos 90 metros de ancho.

Informan que hasta el momento los datos sugieren que los NEOs más pequeños no sólo son más abundantes, sino que parecen haber pasado por procesos en el sistema solar que los han hecho ligeramente menos numerosos de lo esperado, a partir de una extrapolación de las estadísticas de los grandes NEOs. No menos importante, los astrónomos deducen de las condiciones de la superficie que estos pequeños asteroides son probablemente jóvenes – tal vez incluso hasta menos de un millón de años. Los resultados representan una espectacular contribución al difícil reto planteado por el Congreso para caracterizar la mayoría de los objetos cercanos a la Tierra potencialmente peligrosos , y mejorar nuestra comprensión de los procesos físicos que han ido conformando el sistema solar desde que se estableció alrededor de hace 5000 millones de años.

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¿Se puede extraer oro del agua del mar?

Hombre, poder, se puede. Lo que pasa es que muy rentable no es.

En este curioso artículo titulado Gold from the Sea? publicado en 1934 en Modern Mechanix se especula precisamente con esa posibilidad, a partir de un proceso similar al que se empleaba en la época para extraer bromo, un elemento químico que se empleaba en los aditivos de las gasolinas. Las mismas plantas procesadoras, decían, podrían tal vez filtrar el agua de mar para extraer de ellas el oro residual que se encuentra disuelto, aunque esté presente sólo en ínfimas cantidades.

Tal y como pueden verse en las fotos de la revista, gigantescas bombas de agua subían el líquido elemento desde la costa para su procesamiento en las plantas de bromo, que pasaba por una serie de cámaras y filtros mecánicos y eléctricos. Como curiosidad, el emplazamiento de una de esas plantas estaba junto al famoso Cabo del Miedo, en Carolina del Norte.

Pero, ¿cuál es el problema? La concentración de oro en el agua de mar es muy, muy, muy pequeña, tan solo 0,000000004 gramos por litro. Para conseguir un sólo gramo de oro se necesitaría procesar unas 250.000 toneladas de agua. Una piscina olímpica, que ya es grande, tiene una capacidad de 2.500 toneladas de agua, así que habría que hacer circular el agua de unas 100 piscinas para obtener un gramo de oro, cuyo valor en el mercado pueden ser unos 30 euros. En el planteamiento original se pensaba que se podría aprovechar el hecho de que ya hubiera un proceso en marcha para extraer el bromo del agua (y que el oro sería un valioso subproducto), pero la economía del asunto como se ve lo hace impracticable.

Así que las aproximadamente 6 millones de toneladas de oro que hay disueltas en el agua de los océanos de nuestro planeta parece que todavía están seguras allí y que no se las llevará nadie.

(¡Gracias Turco por el enlace!)

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La madre de todos los humanos vivió hace 200 000 años

Estadísticos de Rice confirman la fecha de la “Eva mitocondrial” con un nuevo método.

El examen más robusto hasta la fecha de los vínculos genéticos de nuestra especie con la “Eva mitocondrial” – el ancestro materno de todos los humanos vivos – confirma que vivió hace unos 200. 000 años. El estudio de la Universidad de Rice se basó en una comparación alineada de 10 modelos genéticos humanos cada uno orientado a determinar cuándo vivió Eva, usando un conjunto distinto de suposiciones sobre la forma en que migraron los humanos y se expandieron por la Tierra.

La investigación está disponible on-line en la reivsta Theoretical Population Biology.

“Nuestros hallazgos subrayan la importancia de tener en cuenta la naturaleza aleatoria de procesos en las poblaciones como crecimiento y extinción”, dice el coautor del estudio Marek Kimmel, profesor de estadística en Rice. “Los modelos deterministas clásicos, incluyendo varios que se han aplicado anteriormente al datado de la Eva mitocondrial, no tienen en cuenta completamente estos procesos aleatorios”.

La búsqueda de la Eva mitocondrial (mtEve) es un ejemplo de la forma en que los científicos estudian el pasado genético para aprender más sobre la mutación, selección y otros procesos genéticos que desempeñan un papel clave en las enfermedades.

“Por esto es por lo que estamos interesados en patrones de variabilidad genética en general”, dice Kimmel. “Son muy importantes para la medicina”.

Por ejemplo, la forma en que los científicos intentan describir la fecha de la mtEve depende de las técnicas genéticas modernas. Se comparan los perfiles genéticos de donantes de sangre aleatorios, y basándose en la semejanza y diferencias entre los genes particulares, los científicos pueden asignarles un número que describe el grado en el cual dos donantes se relacionan con otro.

Usar genomas mitocondriales para evaluar el parentesco es una forma que tienen los científicos para simplificar la tarea de encontrar ancestros comunes que vivieron hace muchos tiempo. Esto es debido a que todo el genoma humano contiene más de 20.000 genes, y comparar las diferencias entre tantos genes para parientes lejanos es problemáticos, incluso con los supercomputadores más grandes y rápidos de la actualidad.

Pero las mitocondrias – los diminutos orgánulos que sirven como fábricas de energía dentro de las células humanas – tienen su propio genoma. Además de contener 37 genes que raramente cambian, contienen una región “hipervariable”, la cual cambia lo bastante rápido para proporcionar un reloj molecular calibrado en tiempos comparables a la edad de la humanidad moderna. Debido a que el genoma mitocondrial de cada persona se hereda de la madre, todos los linajes mitocondriales son maternos.

Para deducir la edad de la mtEve, los científicos deben convertir las medidas de parentesco entre donantes de sangre en una medida de tiempo.

“Tienes que traducir las diferencias entre secuencias de genes a cómo han evolucionado con el tiempo”, dice el coautor Krzysztof Cyran, vicepresidente del Instituto de Informática en la Universidad Silesian de Technology en Gliwice, Polonia. “Y cómo evolucionaron en el tiempo depende del modelo de evolución que uses. Por tanto, por ejemplo, ¿cuál es el ritmo de mutación genética, y este ritmo de cambio es uniforme en el tiempo? Y, ¿qué hay del proceso de pérdida aleatoria de variantes genéticas, lo que se conoce como deriva genética?”

En cada modelo, las respuestas a estas cuestiones toman la forma de coeficientes – constantes numéricas que se incluyen en las ecuaciones y que dan una respuesta a cuándo vivió la mtEve.

Cada modelo tiene sus propias suposiciones, y cada suposición tiene implicaciones matemáticas. Para complicar las cosas aún más, algunas de las suposiciones no son válidas para poblaciones humanas. Por ejemplo, algunos modelos asumen que el tamaño de la población nunca cambia. Esto no es cierto para los humanos, cuya población ha crecido exponencialmente durante al menos los últimos miles de generaciones. Otros modelos suponen una mezcla perfecta de genes, lo que significa que dos humanos cualquiera del mundo tendrían una probabilidad igual de producir descendencia.

Cyran dijo que los modelos genéticos humanos se han hecho más complejos en el último par de décadas, conforme los teóricos han intentado corregir las suposiciones incorrectas. Pero algunas de las correcciones – como añadir procesos de ramificación que intentan captar la dinámica del crecimiento de la población en las migraciones humanas iniciales – son extremadamente complejas. Los cual genera la cuestión de si unos modelos menos complejos podrían funcionar igual de bien al captar lo que sucedió.

“Queríamos ver cómo de sensibles eran las estimaciones a las suposiciones de los modelos”, dice Kimmel. “Encontramos que todos los modelos que tuvieron en cuenta un tamaño aleatorio de la población – tal como procesos distintos de ramificación – daban estimaciones similares. Esto es alentador, debido a que demuestra que refinar las suposiciones del modelo, más allá de cierto punto, puede no ser importante para el marco general”.

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Antiguos microbios responsables de la vida que respira en ‘desiertos’ oceánicos

Las células naranjas en esta imagen de microscopio son Synechococcus, una cianobacteria unicelular de sólo 1 micra de tamaño. Organismos como Synechococcus fueron responsables de bombear oxígeno en el medio ambiente hace 2500 millones de años.

Hace más de 2500 millones de años la Tierra difería enormemente de nuestro entorno actual, específicamente con respecto a la composición de los gases en la atmósfera y la naturaleza de las formas de vida que habitan su superficie. Mientras la atmósfera actual consiste en alrededor de un 21 por ciento de oxígeno, la antigua atmósfera casi no contenía oxígeno. La vida estaba limitada a organismos unicelulares. La compleja vida eucariota que nos es familiar – animales, incluyendo a los humanos – no era posible en un entorno desprovisto de oxígeno.

La atmósfera que sustenta la vida que disfrutan actualmente los habitantes de la Tierra no se desarrolló de un día para otro. En el nivel más básico, la actividad biológica en el océano ha dado forma a las concentraciones de oxígeno en la atmósfera en los pocos últimos miles de millones de años. En un artículo online publicado hoy por Nature Geoscience, los investigadores de la Universidad Estatal de Arizona Brian Kendall y Ariel Anbar, junto a colegas de otras instituciones, muestran que “oasis de oxígeno” en la superficie del océano fueron lugares significativos de producción de oxígeno mucho antes de que el gas comenzara a acumularse en la atmósfera.

Al finalizar este periodo, la Tierra fue testigo de la aparición de microbios conocidos como cianobacterias. Estos organismos capturaban luz solar para producir energía. En el proceso, alteraron la atmósfera terrestre a través de la producción de oxígeno – un producto de desecho para ellos pero esencial para la vida posterior. Este oxígeno entró en el agua del mar y desde allí parte de él escapó hacia la atmósfera.

“Nuestra investigación muestra que la acumulación de oxígeno en la Tierra comenzó primero a ocurrir en regiones de la superficie del océano cercanas a los continentes donde el suministro de nutrientes habría sido más alto”, explica Kendall, investigador postdoctoral asociado a la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio en el Colegio de Artes Liberales y Ciencias de la Universidad Estatal de Arizona. “La evidencia sugiere que la producción de oxígeno en los océanos fue intensa en algunos lugares al menos 100 millones de años antes de que se acumulara en la atmósfera. La producción fotosintética de oxígeno por cianobacterias es la explicación más simple”.

La idea de “oasis de oxígeno”, o regiones de acumulación inicial de oxígeno en la superficie del océano, fue propuesta hace décadas. Sin embargo, sólo en los últimos años ha sido presentada la evidencia geoquímica irrefutable de la presencia de oxígeno disuelto en la superficie del océano hace 2500 millones de años, antes de la primera gran acumulación de oxígeno en la atmósfera (conocido como el Gran Evento de Oxidación).

El trabajo de Kendall es el último de una serie de recientes estudios realizados por un equipo de colaboración de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona, la Universidad de California en Riverside y la Universidad de Maryland, que apuntan al aumento temprano del oxígeno en los océanos. Junto a colegas de la Universidad de Washington y la Universidad de Alberta, este equipo presentó por primera vez evidencias de la presencia de oxígeno disuelto en estos océanos en una serie de cuatro artículos científicos en los últimos años. Estos artículos se centraron en una formación geológica llamada Monte McRae Shale, en Australia occidental.

Uno de estos documentos, liderado por el equipo de la Universidad Estatal de Arizona, presenta perfiles geoquímicos que muestran una abundancia de dos elementos redox-sensibles – renio (Re) y molibdeno (Mo) – lo que implica que pequeñas cantidades de oxígeno movilizaron estos metales desde la corteza en tierra o en el océano, y los transportaron a través de una superficie óxica del océano hacia aguas anóxicas más profundas donde los metales fueron escondidos en sedimentos ricos en materia orgánica. Kendall participó en esta investigación cuando era estudiante postdoctoral en la Universidad de Alberta.

El objetivo de Kendall en el nuevo proyecto era buscar pruebas de oxígeno disuelto en otro lugar. Quería ver si la evidencia geoquímica del Monte McRae Shale en Australia occidental podía ser encontrada en rocas de edad similar en Sudáfrica. Estas rocas fueron obtenidas en un proyecto patrocinado por el Instituto Agouron. La investigación de Kendall fue financiada por subvenciones de la NASA y de la Fundación Nacional de Ciencia.

Lo que Kendall descubrió en las muestras de Sudáfrica fue una relación única de enriquecimiento alta en renio y baja en molibdeno, señalando la presencia de oxígeno disuelto en el propio lecho marino.

“En Sudáfrica, las muestras de la pendiente continental debajo de la plataforma menos profunda donde se pensaba que eran depositadas en el agua a profundidades demasiado elevadas para la fotosíntesis”, dijo Kendall. “Así que fue una gran sorpresa cuando encontramos evidencias de oxígeno disuelto en el fondo marino a estas profundidades. Este descubrimiento sugiere que el oxígeno fue producido en la superficie en cantidades lo suficientemente grandes para que algo de oxígeno sobreviviera cuando fue mezclado a mayor profundidad. Esto implica una cantidad significativamente mayor de producción de oxígeno y la acumulación en ‘oasis de oxígeno’ de lo que se creía anteriormente”.

Una contribución clave para este estudio provino de Christopher Reinhard y Lyon Timoteo, colaboradores en la Universidad de California, Riverside, y Simon Poulton en la Universidad de Newcastle, quienes encontraron que la química del hierro (Fe) en los mismos esquistos también es consistente con la presencia de oxígeno disuelto.

“Fue especialmente satisfactorio ver que dos métodos geoquímicos diferentes – abundancia de renio y molibdeno y la química del hierro – cuentan independientemente la misma historia”, señaló Kendall.

La prueba de que la atmósfera contenía diminutas cantidades de oxígeno proviene de mediciones de la abundancia relativa de isótopos de azufre. Estas mediciones fueron realizadas por Alan Kaufman, un colaborador de la Universidad de Maryland.

“Investigaciones como la de Brian en la co-evolución de la atmósfera terrestre, los océanos y la biosfera no es sólo importante para desentrañar los acontecimientos clave en la historia de la Tierra, también tiene gran relevancia para nuestra búsqueda de vida en otros planetas”, dijo Ariel Anbar, profesor y director del Programa de Astrobiología de la Universidad Estatal de Arizona y mentor postdoctoral de Kendall. “Una de las maneras en las que buscaremos vida en planetas que orbitan otras estrellas es buscar oxígeno en sus atmósferas. Por eso queremos saber cómo el aumento de oxígeno se relaciona con la aparición de la fotosíntesis”.

En un nivel más práctico, Anbar observa que la investigación también se conecta a las preocupaciones que están surgiendo acerca de nuestro propio planeta.

“La reciente investigación en los océanos modernos revela que la cantidad de oxígeno está disminuyendo en algunos lugares”, dijo. “Algunos sospechan que este descenso está ligado al calentamiento global. Una de las maneras con que podríamos averiguarlo es reconstruir el contenido de oxígeno del océano en las pendientes del fondo marino en la historia reciente. Así que las mismas técnicas que Brian está avanzando y aplicando a las rocas de miles de millones de años podría ser utilizada para comprender cómo los humanos están cambiando el entorno actual”.

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