MIT “encuentra” el nacimiento de las primeras estrellas del Universo

Un grupo de investigadores del MIT ha anunciado lo que han denominado como "uno de los acontecimientos más importantes de la historia del Universo". Han conseguido mirar hacia atrás en el tiempo, a la época de las primeras estrellas y galaxias, encontrando la materia sin mancha apreciable de elementos pesados. Una medición conseguida tras el análisis de la luz del quásar más distante conocido, un núcleo galáctico de más de 13 millones de años luz de la Tierra.

Según Robert Simcoe, del MIT:

El nacimiento de las primeras estrellas es uno de esos momentos importantes en la historia del Universo. Ocurrió en el Universo primitivo, y eran objetos sólo de gas y materia oscura. Se trata del momento en el que el Universo empezó a parecerse a lo que es hoy en día. Y es increíble lo temprano que sucedió, no pasó tanto tiempo.

Lo que han observado los investigadores es la materia anterior a la creación de los elementos pesados del Universo. Actualmente es aceptado que en los minutos después del Big Bang, los protones y los neutrones colisionaron en una fusión nuclear para formar hidrógeno y helio.

Como el Universo enfrió, la fusión se detuvo generando estos elementos básicos, dejando el hidrógeno como el principal constituyente del Universo. Los elementos más pesados, como el carbono y el oxígeno, se formaron cuando las primeras estrellas aparecieron.

Como decíamos, para llevar a cabo tal descubrimiento, desde el MIT se analizó la luz del quásar más distante conocido, un núcleo galáctico de más de 13 millones de años luz de la Tierra que ofrece una instantánea del Universo sólo 750 millones de años después del Big Bang.

El análisis de espectro de luz del quásar no aportó pruebas de elementos pesados en la nube de gas, un hallazgo que sugiere que los datos del quásar se produjeron en el mismo tiempo que las primeras estrellas del Universo. Según Simcoe:

Las primeras estrellas se forman en lugares diferentes en el universo... no se encendieron al mismo tiempo. Pero este es el momento en que empieza a ser interesante.

Y es que hasta ahora los científicos sólo habían sido capaces de observar objetos a menos de 11 millones de años luz. Todos estos elementos se mostraban pesados, lo que sugerían estrellas que ya eran abundantes en ese punto. John O´Meara, profesor de física, lo explicaba así:

Antes de este resultado, no habíamos visto las regiones del universo viejas y carentes de elementos pesados, así que había un eslabón perdido en nuestra comprensión de cómo el contenido elemental del universo ha evolucionado con el tiempo. Posiblemente este descubrimiento proporciona ese entorno tan poco frecuente en el universo, cuando se formaban las estrellas.

Los investigadores tuvieron en cuenta todos los escenarios de otro tipo que pudieran explicar los patrones de luz que observaron, incluyendo las galaxias recién nacidas y otras materias situado en frente del quásar. Sus esfuerzos finalmente confirmaron que el espectro de la luz del quásar indicaba una ausencia de elementos pesados 750 millones años después del Big Bang.

En el futuro, Simcoe espera analizar otros cuásares de esta era temprana para confirmar aún más la ausencia de elementos pesados.

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4 jóvenes africanas crean generador de electricidad ¡que funciona con orina!

Un grupo de estudiantes de Nigeria desarrollaron un generador de energía que funciona nada más y nada menos que con orina. Las participantes de la feria de innovación Maker Faire África 2012, aseguran que el generador transforma la orina en hidrógeno utilizando la electrólisis de la urea.

El hidrógeno extraído es filtrado con agua y utilizado para prender el generador y crear electricidad. Por ahora, el generador es un prototipo; presenta distintas fallas en el proceso y es necesario conectarlo a una fuente de energía para poder comenzar el proceso de electrólisis de la urea. Sin embargo, esta no es una limitante para pensar en el futuro de la energía a base de deshechos humanos

La innovadora solución al problema energético que plantean las cuatro adolescentes, ha llamado la atención de distintos científicos. Lastimosamente faltan bastante trabajo e investigaciones para poder desarrollar un prototipo de generador viable a largo plazo. Lo que si es indiscutible, es que este grupo de estudiantes le demostraron al mundo que la imaginación se encuentra en todos lados, sólo hay intentarlo y perseverar.

Idea innovadora

Con apenas 14 años, las estudiantes nigerianas Duro-Aina Adebola, Akindele Abiola y Faleke Oluwatoyin, junto con su compañera de 15, Bello Eniola, lograron desarrollar una máquina que puede convertir un litro de orina en 6 horas de electricidad, informó el sitio The Next Web.

Lo que ocurre es que la máquina separa los componentes de la urea en nitrógeno, agua e hidrógeno y envía este último elemento a un filtro donde el agua lo purifica.

Después, el mecanismo empuja la sustancia a un cilindro de gas y continúa el proceso de purificación del gas hasta obtener un combustible capaz de mantener el suministro de energía durante 6 horas con sólo un litro de orina.

El proyecto de las chicas fue presentado en la Feria Maker Faire Africa, donde cada año se reúnen cientos de adolescentes para presentar sus ideas revolucionarias para solucionar problemas cotidianos, como lo es la falta de energía

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Elancasti

Fuerza protón-motriz: el poderoso aliento de la vida

En 1961 el destacado bioquímico británico Peter Mitchell publicó en Nature un artículo en el que dilucidaba uno de los últimos grandes misterios por resolver en el estudio de la respiración celular: el mecanismo gracias al cual la energía extraída a partir de los electrones arrancados a los combustibles orgánicos a lo largo de las cadenas respiratorias se gestiona en el interior de la mitocondria antes de ser almacenada en forma de ATP, cerrando un amplio capítulo de la investigación bioquímica iniciado siglos atrás.

Desde que Lavoisier estableciera la equivalencia de respiración y combustión hacia finales del siglo XVIII, el estudio de este asunto central de la fisiología había recorrido un largo camino plagado de escollos, afanosamente traspuestos gracias al empeño de destacadas figuras de la ciencia. Entre los hitos que lo jalonan, cabe señalar la identificación por Eduard Pflüger en 1870 de cada célula individual como el entorno en el que la respiración tiene lugar, aunque no fue hasta 1912 cuando B.F. Kingsbury precisó la mitocondria como el orgánulo concreto en el que se produce, afirmación que no obstante no fue ampliamente aceptada hasta que Eugene Kennedy y Albert Lehninger, en 1949, demostraron que efectivamente es en la mitocondria donde se encuentran las enzimas respiratorias. Para entonces ya era sabido que la respiración es el proceso, consistente básicamente en la oxidación de glucosa, del que procede la energía necesaria para sostener todas las funciones vitales, y la investigación se orientó a descifrar los mecanismos por los que esta energía es extraída y aprovechada en la realización de trabajo metabólico. Sobre el conocimiento de la hemoglobina y su capacidad para fijar oxígeno, se empezó a buscar un pigmento similar localizado en las células, en las que Charles MacMunn acabó por encontrar rastros de algo que llamó pigmento respiratorio que en realidad, como luego averiguó David Keilin, se trataba de una agregación de tres pigmentos diferentes que denominó citocromos, distinguiéndolos entre sí con las letras a, b y c, ninguno de los cuales fijaba directamente oxígeno como se esperaba. El propio Keilin ideó un primer modelo de cadena respiratoria en el que los átomos de hidrógeno, tras ser arrancados de la glucosa, eran escindidos, y cuyos electrones se hacían circular luego paso a paso por los eslabones de la susodicha cadena (los tres citocromos), extrayendo en cada uno una pequeña y manejable cantidad de energía, hasta que eran cedidos al oxígeno en el último paso para formar agua con la concurrencia del correspondiente protón.

El modelo de Keilin resultó clarividente, pero había que esclarecer un punto fundamental: ¿cómo se almacena esa energía para su posterior empleo en trabajo por todo el organismo?. La respuesta se había estado madurando en estudios paralelos sobre la fermentación, y fue brindada finalmente en 1929 por Karl Lohman con el descubrimiento del ATP, cuyo carácter de moneda energética universal fue paulatinamente estableciéndose en estudios posteriores, como por ejemplo los de Vladimir Engelhardt (quien demostró que la formación de ATP era el objetivo no sólo de los procesos de fermentación sino también de los de respiración), de Severo Ochoa (que cuantificó en hasta 38 las moléculas de ATP que pueden ser generadas a partir de una sola molécula de glucosa mediante la respiración), o los que concluyeron que también la energía cosechada de la luz por los organismos fotosintéticos se invertía en ATP.

El siguiente paso importante fue la caracterización de la ATPasa por parte de Efraim Racker. La ATPasa es un enorme complejo enzimático que canaliza la energía hacia la formación de ATP, y se encuentra embebido en la membrana interna de las mitocondrias junto a las cadenas respiratorias con las que, empero, no mantiene conexión física. Esto sugirió la existencia de algún intermediario desconocido que transfería la energía entre éstas y aquella, y cuya búsqueda se acometió de inmediato aunque resultó rotunda e insistentemente infructuosa. Es necesario advertir que además se habían puesto de manifiesto un par de aspectos curiosos del proceso respiratorio: Por un lado no se apreciaba una relación estequiométrica entre el número de electrones que circulaban por las cadenas y el de moléculas de ATP sintetizadas. Estas varían entre 28 y 38 por molécula de glucosa, empleándose para cada una entre 2 y 3 electrones. La ausencia de números redondos resultaba una característica realmente extraña en una disciplina, la química, en la que todo se expresa en números enteros. Por otro lado se había constatado la necesidad de una membrana, íntegra tanto física como funcionalmente, para que la circulación electrónica y la producción de ATP quedasen acopladas. En una membrana dañada el tránsito electrónico no cesa, pero queda desacoplado de la síntesis de ATP y éste no se produce, disipándose la energía extraída en forma de calor.

En este contexto irrumpió Mitchell, dedicado a la sazón al estudio del transporte activo de sustancias a través de membranas bacterianas. Había llegado a comprender que este transporte generaba un gradiente de concentración entre ambos lados de esas membranas, y la existencia de un gradiente supone el establecimiento de un potencial que eventualmente puede ser usado como fuerza motriz. A partir de estas ideas básicas Mitchell aventuró su teoría del acoplamiento quimiosmótico, una idea revolucionaria que conmocionó la bioquímica. Según su modelo, los átomos de hidrógeno extraídos de la glucosa en la matriz mitocondrial se descomponen en sus elementos, protones y electrones, entrando estos últimos en la cadena de transporte respiratorio. La energía que rinden en su “caída” hacia el aceptor final, el oxígeno, está acoplada a bombas que transportan los protones hacia el espacio intermembrana y que se localizan, como se averiguó posteriormente, en tres de los cuatro complejos que componen la cadena. Al ser la membrana impermeable a ellos, se crea un gradiente a su través que es de doble naturaleza: eléctrica (dada la carga positiva del protón) y química (gradiente de pH), constituyente de la llamada fuerza protón-motriz cuyo encauzamiento a través de la maquinaria ATPasa impulsa la síntesis de ATP.

Con este modelo quedaron explicadas la necesidad de una membrana íntegra, la relación no estequiométrica ni fija entre moléculas de glucosa procesada y de ATP obtenido y el fracaso en la identificación del fantasmal intermediario de enlace entre las cadenas respiratorias y el complejo ATPasa; el hecho es que sencillamente no existe tal; el espacio intermembrana es una represa en la que se almacenan protones contra gradiente de concentración aprovechando la energía que mueve los electrones hacia el oxígeno, y las ATPasas son las compuertas por las que se libera controladamente su fuerza contenida acoplándola a la producción de ATP, utilizado luego en cualquier lugar donde se precisa realizar trabajo. La aceptación general de esta brillante teoría no fue ni mucho menos inmediata. Muy al contrario, se recibió con sobrada incredulidad cuando no con abierta hostilidad en la comunidad científica, que tardó aún muchos años en asumirla como un descubrimiento; uno de los más importantes de la ciencia del pasado siglo para no pocos científicos hoy en día, y que acabó por granjearle a su genial autor el premio Nobel de 1978, además del reconocimiento final de sus colegas. Numerosos detalles del sistema quedaban por desvelar, así diversos aspectos del mecanismo de transporte electrónico de las bombas de protones o de la maquinaria ATPasa, muchos de los cuales se conocen ya al detalle. Esta última, por ejemplo, ha sido desentrañada pieza por pieza (se trata en definitiva de un portentoso nano-dispositivo mecánico-químico), y se ha medido con precisión la diferencia de potencial eléctrico a ambos lados de la membrana, que arroja un valor de 150 milivoltios a lo largo de un espacio de unos 5 nanómetros, que es el grosor de la membrana. Haciendo una simple conversión de escala, este potencial sería equivalente a 30 millones de voltios por metro; literalmente, disponemos de la energía del rayo en cada una de nuestras células.

Pero incluso ahora, la quimiosmosis plantea cuestiones de gran calado y trascendencia más allá de los límites de la bioquímica. A lo largo de los últimos años se ha puesto de manifiesto su carácter universal; toda vida conocida utiliza la quimiosmosis de una forma o de otra, hecho que ha llevado a algunos científicos a preguntarse por qué un mecanismo que, desde un punto de vista digamos convencional puede considerarse rocambolesco y contraintuitivo, parece ser inherente a la vida misma. Las posibles respuestas, serán materia de nuestra próxima entrega.

Tomado de:

E-Ciencia

Marina de los Estados Unidos utiliza agua de mar para crear combustible para jets

Científicos del Laboratorio de Investigación Naval (NRL) en Washington están trabajando en un proceso que puede crear combustible para jets a partir de agua de mar; de lograr hacer este sueño realidad, los aviones de la marina tendrían la capacidad de llevar a cabo todas las misiones que se les pegara la gana sin tener que preocuparse por las reservas de combustible fósil.

La idea detrás de este proceso es extraer dióxido de carbón e hidrógeno como materia prima para crear el combustible. De acuerdo con la NRL, puede resultar más eficiente extraer dióxido de carbono el agua de mar que del mismo aire ya que la concentración en el océano es 140 veces más grande que la del aire.

Para lograr separar el dióxido de carbono y el hidrógeno de otros elementos en el agua, NRL ha desarrollado una célula de acidificación electroquímica basada en dióxido de cloro que deja como residuo hidróxido de sodio. Ya con ambos elementos en mano, el siguiente paso sería deshacerse del gas metano para obtener olefinas, una especie de hidrocarburo.

Un proceso más convierte estas olefinas en líquido para que finalmente, usando un catalizador a base de níquel, se pueda convertir ese líquido en combustible para jet.

Las pruebas en laboratorio han sido satisfactorias y arrojan un resultado muy interesante: el galón de combustible para jet podría costar entre USD$3 y USD$6, mas o menos lo que cuesta la gasolina en los Estados Unidos.

Link: U.S. Navy Uses Seawater to Make Jet Fuel on the Go (Clean Technica)

Fuente:

FayerWayer

Investigadores físicos crean un productor de hidrógeno empleando solo luz solar

Resultado del proceso. | ELMUNDO.es

• Esta tecnología está inspirada en la fotosíntesis natural
• Se sumerge en la solución acuosa y con luz genera burbujas de gas hidrógeno
• Podría ser 'alternativa real' para cubrir la demanda energética del siglo XXI
• Difiere de otros dispositivos, en la ventaja de su bajo coste de producción

Investigadores del Grupo de Dispositivos Fotovoltaicos y Optoelectrónicos de la Universitat Jaume I de Castellón, dirigido por el catedrático Juan Bisquert, han desarrollado -haciendo uso de la nanotecnología-, un dispositivo con materiales semiconductores que, en medio acuoso, genera hidrógeno de forma autónoma, empleando únicamente luz solar.

Así lo han expuesto fuentes de la institución académica, quienes han explicado que esta tecnología, que recibe el nombre de fotosíntesis artificial, está inspirada en la fotosíntesis que se produce en la naturaleza (proceso en el que las plantas aprovechan la energía solar para transformar la materia orgánica en compuestos orgánicos, liberando la energía química almacenada en los enlaces de la molécula adenosina trifosfato-ATP, y obteniendo compuestos energéticos como azúcares y carbohidratos).

La producción de hidrógeno de forma eficiente utilizando materiales semiconductores y luz solar constituye "un reto crucial para hacer realidad un cambio de modelo energético hasta una tecnología de conversión sostenible, basado en recursos inagotables y respetuoso con el medio ambiente", indican las mismas fuentes.

"Aunque el rendimiento energético del dispositivo no es, en estos momentos, suficiente para pensar en su comercialización, estamos explorando distintas vías para mejorar su eficiencia y demostrar que esta tecnología constituye una alternativa real para satisfacer la demanda energética del siglo XXI", comenta Sixto Giménez, uno de los investigadores responsables del trabajo.

El hidrógeno es un elemento muy abundante en la superficie de la Tierra, pero en su forma combinada con el oxígeno: el agua (H2O), indican estos expertos. La molécula de hidrógeno (H2) contiene mucha energía que puede ser liberada cuando se quema, debido a la reacción con el oxígeno atmosférico, dando como único residuo del proceso de combustión: agua.

"Para convertir el agua en combustible (H2), hay que romper la molécula H2O separando sus componentes y para que el proceso se realice de forma renovable (sin utilizar reservas fósiles del subsuelo) es necesario utilizar un dispositivo que emplee la energía de radiación solar, y sin ninguna otra ayuda, que realice las reacciones químicas de romper el agua y formar hidrógeno", añaden, de forma similar a como lo hacen las hojas de las plantas, por eso estos dispositivos reciben la denominación de hoja artificial.

El dispositivo se sumerge en la solución acuosa y cuando se ilumina con una fuente de luz, genera burbujas de gas hidrógeno.

En un primer paso, el grupo de investigación ha utilizado una disolución "con un agente oxidante de sacrificio" y estudia la evolución del hidrógeno producido por los fotones. "Ahora el reto más importante -comenta Iván Mora, miembro del equipo que ha desarrollado el dispositivo- es comprender los procesos físico-químicos que se producen en el material semiconductor y en su interface con el medio acuoso, para racionalizar el proceso de optimización del dispositivo".

El desarrollo de la hoja artificial es un gran desafío científico por la dificultad que supone la selección de los materiales que intervendrán en el proceso, de forma que funcionen de forma continuada y sin descomponerse.

Uno de los pocos grupos a nivel mundial que lo demuestra

Actualmente, el Grupo de Dispositivos Fotovoltaicos y Optoelectrónicos de la Universidad Jaume I de Castellón (UJI) es uno de los pocos grupos de investigación a nivel mundial que han demostrado la viabilidad de un dispositivo de estas características, junto a los laboratorios norteamericanos del MIT en Boston o NREL en Denver.

El director del grupo de investigación, Juan Bisquert, comenta que "en comparación con otros dispositivos, el desarrollado por la UJI presenta la ventaja de su bajo coste de producción y de una mayor recolección de los fotones incidentes de la luz, utilizándose para la producción de hidrógeno fotones incluso del espectro infrarrojo".

En la experimentación con este dispositivo también han participado otros miembros de grupo de investigación como Eva Maria Barea, Francisco Fabregat, Roberto Trevisan, Maria Victoria González, Pau Rodenas, Pablo P. Boix y Laura Badía.

El proceso completo de generación de hidrógeno se puede ver en un vídeo en la web del grupo de investigación: http://www.elp.uji.es/

Fuente:

El Mundo Ciencia

¿Hay un extraño líquido en el interior de Júpiter?

Especial: Astronomía

Noticia viejita pero calientita...

Agosto 27, 2011: El pasado 5 de agosto, despegó la sonda espacial Juno para comenzar un viaje de 5 años hacia un mundo extraño: el planeta Júpiter.

El lanzamiento de la sonda Juno tuvo lugar el 5 de agosto de 2011, en el Centro Espacial Kennedy (Kennedy Space Center o KSC, por su sigla en idioma inglés). Créditos: R.S. Wright Jr.

Júpiter tiene una larga lista de rarezas. Para empezar, es enorme, contiene el 70% del material planetario de nuestro sistema solar; aun así, no es como el mundo rocoso que yace debajo de nuestros pies. Júpiter es tan gaseoso, que se parece más a una estrella. La atmósfera de Júpiter fabrica huracanes, los cuales son el doble de ancho que la Tierra misma, monstruos que generan vientos de casi 644 kilómetros por hora (400 millas por hora), y rayos que son 100 veces más brillantes que los rayos terrestres. El planeta gigante también emite un tipo de radiación que resulta letal para los seres humanos sin protección.

De cualquier forma, la característica más extraña de Júpiter puede ser una "sopa" en sus profundidades, compuesta de un líquido exótico que ocupa 40.233 km (25.000 millas), y que se agita en su interior, denominado: hidrógeno líquido metálico.

“Aquí en la Tierra, el hidrógeno es un gas transparente e incoloro”, dice Scott Bolton, quien es el investigador principal de la misión Juno. “Pero en el centro de Júpiter, el hidrógeno se convierte en algo extraño”.

Júpiter está compuesto de un 90% de hidrógeno¹, un 10% de helio y una pizca de los otros elementos. En las capas de gas más externas de este gigante, el hidrógeno es un gas al igual que en la Tierra. Pero a medida que se va más profundo, una presión atmosférica intensa gradualmente convierte el gas en un líquido denso². Finalmente, la presión se torna tan grande que "exprime" los electrones hacia afuera de los átomos de hidrógeno y el líquido se vuelve conductor, como el metal.

¿Cómo es este líquido?

“El hidrógeno líquido metálico tiene baja viscosidad, como el agua, y es un buen conductor eléctrico y térmico”, dice David Stevenson, de Caltech, quien es experto en formación, evolución y estructura planetaria. “Como si fuera un espejo, refleja la luz; de modo que, si usted estuviera inmerso en él (ojalá que nunca lo esté), no podría ver nada”.

¿Qué hay en el interior de Júpiter? Haga clic en la imagen para ver un video ScienceCast sobre los misterios que se ocultan en el interior de Júpiter (en idioma inglés).

Aquí en la Tierra, se ha fabricado hidrógeno líquido metálico en experimentos llevados a cabo con ondas de choque pero, como dicho hidrógeno no se mantiene en esa forma, sólo se ha producido en pequeñas cantidades durante períodos muy cortos. Si los investigadores están en lo correcto, el núcleo de Júpiter puede estar repleto de océanos de este líquido.

Hay tanto hidrógeno líquido metálico en el interior de Júpiter que transforma al planeta en un enorme generador. “Una capa profunda de hidrógeno líquido metálico y la rápida rotación de Júpiter (aproximadamente 10 horas) crean un campo magnético de 724.200 millones de kilómetros (450 millones de millas) de largo; el más grande en el sistema solar”, comenta Bolton. La magnetósfera de Júpiter puede producir hasta 10 millones de amperes de corriente eléctrica, con auroras que encienden los polos de Júpiter de una manera más brillante que cualquier otro planeta.

A pesar de que los científicos están muy seguros de que el hidrógeno líquido metálico existe en el interior de Júpiter, no saben exactamente cómo está estructurado el interior de este planeta gigante. Por ejemplo, ¿dónde es que el hidrógeno se transforma en conductor? ¿Tiene Júpiter en su interior un núcleo de elementos pesados?

La misión Juno servirá para responder todas estas preguntas clave.

“Al confeccionar mapas del campo magnético de Júpiter, así como del campo gravitacional y de la composición atmosférica, Juno nos dará valiosa información sobre cómo está compuesto el interior de Júpiter”.

Es importante entender a este gigante ya que ejerció una gran influencia en la formación del sistema solar. Júpiter se formó de la mayoría de los restos que quedaron después de que el Sol tomó su forma a partir de la nebulosa solar. Este planeta conserva el estado y la composición del material que quedó justo después de que se formó el Sol.

“Él tiene la receta secreta mediante la cual se formaron los primeros planetas de nuestro sistema solar”, dice Bolton. "Y nosotros la queremos”.

Con el lanzamiento que tuvo lugar el viernes pasado, “Júpiter se convierte en nuestro laboratorio, y Juno en nuestro instrumento, para descubrir los secretos de los gigantes gaseosos”, afirma Bolton. En realidad, lo que descubra Juno podría ser muy raro.

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Ciencia NASA

Un paso adelante hacia la producción de hidrógeno barato

Almacenar y transportar hidrógeno es considerado vital para el futuro de la energía limpia.

Una enzima, proveniente de un microbio, puede producir hidrógeno de forma más rápida y barata, mostró un grupo de científicos.

El hidrógeno es considerado vital para los futuros sistemas de energía, pero un problema importante ha sido lograr la extracción de hidrógeno del agua de una forma lo suficientemente rápida y barata como para que sea viable.

La nueva investigación, publicada en la revista Science, da un paso más hacia esa meta, evitando el uso de químicos raros y costosos.

El hidrógeno puede ser producido a partir de agua donde quiera que haya electricidad, incluso en casa. Y con una pila de combustible este proceso puede ser invertido y generar electricidad, con el agua como el subproducto benigno.

Si la electricidad viene de una fuente local de energía renovable, como una granja eólica o una serie de celdas solares, esto significa que es posible almacenar y transportar energía limpia hasta que sea necesaria.

"Uno de los puntos positivos cuando hablamos de hidrógeno es que es un vector de energía versátil y puede ser generado a partir de varias fuentes de energía como el viento, el sol o la biomasa."

Gavin Walker, profesor de la Universidad de Nottingham

Convertir la energía eléctrica en energía química en forma de hidrógeno, y luego liberarlo otra vez según la demanda, es la clave de todo futuro que considere el hidrógeno como solución.

Se necesitan pilas de combustible como catalizador para acelerar las reacciones químicas que transforman el hidrógeno en agua y electricidad. El platino es muy bueno para esto, pero es muy raro y caro.

Algunos microbios, sin embargo, saben desde hace miles de millones de años cómo producir enzimas que puedan hacer el trabajo, usando elementos baratos y abundantes como el níquel y el hierro.

Estas enzimas naturales son difíciles de obtener y no sobreviven fuera de los microbios. Pero ahora, los investigadores consiguieron producir una versión sintética de estas enzimas.

Esta enzima sintética tiene un rendimiento sorprendente. Es 10 veces más rápida que una enzima natural y consigue producir 100.000 moléculas de gas de hidrógeno por segundo.

Viabilidad en el mundo real

"Un catalizador basado en níquel es realmente muy rápido", refiere el coautor del estudio Morris Bullock, del Pacific Northwest National Laboratory, en Washington.

Pese a que es rápido, actualmente el proceso consume demasiada electricidad como para que sea viable en aplicaciones de la vida real.

Pero los autores señalan que "estos resultados destacan la gran promesa que los catalizadores moleculares representan para la producción de hidrógeno".

"Uno de los puntos positivos cuando hablamos de hidrógeno es que es un vector de energía versátil y puede ser generado a partir de varias fuentes de energía como el viento, el sol o la biomasa", indica Gavin Walker, profesor de la Universidad de Nottingham, quien no estuvo involucrado en el estudio.

¿Pero, se podrá realizar este proceso de forma eficiente? ¿Y cuánto costará? Por eso este es un descubrimiento importante, visto desde el punto de vista de las alternativas baratas para catalizadores"

"Si nos podemos dirigirnos al uso de níquel y hierro, será mucho más económico. Esto llevará a la producción de hidrógeno barato".

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BBC Ciencia

Descubren moléculas de agua oxigenada en el espacio

Agua oxigenada por aquí (c) ESO

La Observatorio Europeo Austral (ESO) anunció que encontraron moléculas de peróxido de hidrógeno en el espacio, conocido comúnmente como agua oxigenada. El descubrimiento, logrado con el telescopio APEX instalado en el norte de Chile, ofrece pistas sobre el enlace químico entre el agua y el oxígeno, esenciales para la vida.

Mientras en la Tierra usamos el agua oxigenada para hacer gárgaras o desteñir el pelo, las moléculas fueron observadas en el espacio cerca de la estrella Rho Ophiuchi, a unos 400 años luz de distancia. Esta zona tiene nubes de gas y polvo cósmicos muy densas y frías (alrededor de -250 ºC), donde nuevas estrellas están naciendo. Las nubes contienen principalmente hidrógeno, aunque hay otras moléculas también y los astrónomos están tratando de determinar cuáles son.

Telescopios como el APEX, ubicado en el Llano de Chajnantor a 5.000 metros de altura, realizan observaciones de luz que permiten detectar estas moléculas.

“Sabíamos, a partir de experimentos de laboratorio, qué longitudes de onda debíamos buscar, pero la cantidad de peróxido de hidrógeno en la nube es de una sola molécula por cada diez mil millones de moléculas de hidrógeno, por lo que la detección necesitó de observaciones muy cuidadosas”, dice Per Bergman, astrónomo del Observatorio Espacial de Onsala en Suecia. Bergman es el autor principal del estudio, que se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.

La formación de moléculas de agua oxigenada (H2O2) está estrechamente vinculada a otras dos moléculas, el oxígeno y el agua, que son fundamentales para la vida. Debido a que se cree que gran parte del agua en nuestro planeta se formó originalmente en el espacio, los científicos están interesados en entender cómo se genera.

“No entendemos todavía cómo algunas de las moléculas más importantes aquí en la Tierra se fabrican en el espacio. Pero el descubrimiento de peróxido de hidrógeno con APEX parece ser que nos muestra que el polvo cósmico es el ingrediente que falta en el proces ”, dice Bérengère Parise, astroquímica y co-autora del artículo.

Link: Peróxido de hidrógeno encontrado en el espacio

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Fayer Wayer

La superficie del agua no es tan húmeda como parece

Científicos señalan que la frontera entre el líquido y el aire es más difusa de lo que se creía.

Archivo

La frontera exacta entre el agua y el aire es más difusa de lo que se creía

La superficie del agua no es tan húmeda como parece. No es un juego de palabras ni un acertijo. El agua y el aire se encuentran en la mayor parte de la superficie de la Tierra, pero el punto exacto donde termina una y empieza el otro resulta, según investigadores de la Universidad del Sur de California, una cuestión en extremo sutil. Es decir, algunas moléculas de agua rompen la diferencia entre el gas y el líquido y es difícil saber cuál es cuál. Esta curiosa investigación aparece publicada en la revista Nature.

La cuarta parte de las moléculas que se encuentran en la capa superior del agua, aquellas que tienen un átomo de hidrógeno en el líquido y otro que vibra libremente encima, son las más enigmáticas. Estas moléculas cabalgan entre una fase gaseosa y otra líquida, según el autor principal del estudio, Alexander Benderskii. El hidrógeno libre se comporta como un átomo en fase gaseosa, mientras que su gemelo actúa como los átomos que componen el agua «a granel».

La frontera con una célula viva

«La interfaz aire-agua es de aproximadamente el 70 por ciento de la superficie de la tierra. Una gran cantidad de reacciones químicas son responsables de nuestro equilibrio atmosférico y muchos procesos importantes en la química del medio ambiente ocurren allí», asegura Benderskii.

El estudio proporciona un nuevo método para que químicos y biólogos estudien otras interfaces, como el límite entre el agua y las biomembranas que marcan el borde de cada célula viva.

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ABC (España)

Atrapan antimateria durante 16 minutos

El experimento Alpha del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha conseguido atrapar átomos de antimateria durante más de 1.000 segundos, alrededor de 16 minutos, lo que les permitirá empezar a estudiar sus propiedades en detalle, según revela un artículo publicado en la revista Nature Physics.

En total, los científicos consiguieron atrapar 300 antiátomos, lo que permitirá hacer un mapa preciso del antihidrógeno, la versión antimateria del hidrógeno, usando láser o espectrografía microondas, y compararlo con el átomo de hidrógeno. Un átomo de hidrógeno consta de un electrón ligado a un protón, mientras que en el antihidrógeno un positrón (el "espejo" del electrón) está asociado a un antiprotón.

Gracias a esta hazaña los expertos ya tienen el "tiempo suficiente" para poder estudiar la antimateria, así como averiguar cómo influye en un átomo de antimateria la gravedad. El portavoz del experimento, Jeffrey Hangst, de la Universidad Aarhus, ha señalado que tiene previsto realizar mediciones precisas del antihidrógeno atrapado "antes de finales de año".

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Muy Interesante

Investigadores de la UPC obtienen hidrógeno a partir de etanol y luz solar

Los resultados de este proyecto se publican esta semana en la revista científica 'Nature Chemistry'

Investigadores de las universidades Politécnica de Catalunya (UPC), de Aberdeen (Escocia) y de Auckland (Nueva Zelanda) han conseguido producir hidrógeno como fuente de energía a partir de etanol y luz solar.

Los resultados de este proyecto se publican esta semana en la revista científica Nature Chemistry, ha informado este lunes en una nota la Universidad Politécnica de Catalunya. Jordi Llorca, director del Instituto de Técnicas Energéticas e investigador del Centro de Investigación en NanoIngeniería de la UPC, es uno de los autores del trabajo.

En la investigación se ha desarrollado un fotocatalizador en polvo que facilita y abarata el proceso de producción de hidrógeno, ya que se hace a temperatura y presión ambientales.

Este fotocatalizador sólido se inserta en un recipiente con etanol y se expone a luz ultravioleta con agitación, simulando la parte más energética del espectro solar. Este dispositivo contiene un semiconductor de dióxido de titanio que, en contacto con la luz del sol, genera electrones que son capturados por nanopartículas metálicas de oro, que reaccionan con las moléculas de alcohol para producir el hidrógeno.

Hasta ahora, la obtención de hidrógeno a partir de la luz solar se había basado, en la mayoría de los casos, en la utilización de agua, si bien los rendimientos generados con esta técnica son muy bajos y el precio de los materiales necesarios en el proceso de producción, elevado, se indica en el comunicado.

La cantidad de hidrógeno que se puede producir con el nuevo proceso y la energía que se puede generar depende de la cantidad de catalizador que se utilice y del área expuesta a la radicación solar.

Los investigadores han obtenido hasta 5 litros de hidrógeno por kilo de catalizador en un minuto, aunque precisan que si se ponen 9 kilos de este nuevo catalizador en un depósito de etanol y se expone a la luz solar, se obtiene hidrógeno para conseguir una potencia eléctrica de 3 kilowatios, similar a la que requiere una vivienda.

Llorca prevé comenzar pronto a diseñar reactores optimizados para aplicaciones reales, como proveer de electricidad una vivienda, y considera que esta investigación supone "un paso importante para introducir el hidrógeno como vector energético y liberarnos progresivamente de la dependencia de los combustibles fósiles". La ventaja del hidrógeno sobre la electricidad es que se puede almacenar.

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La Vanguardia

La primera hoja artificial

Una célula solar que simula el proceso de fotosíntesis de las hojas para convertir la luz y el agua en energía de forma muy barata y limpia. Esta “hoja artificial” se ha dado a conocer en la 241 Reunión Nacional de la Sociedad Química Americana, según un artículo publicado en Science Daily.

"Una hoja artificial ha sido uno de los santos griales de la ciencia durante décadas, y nosotros creemos haberlo logrado", asegura su responsable, Daniel Nocera, un químico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) de EEUU.

El dispositivo, del tamaño de una carta de póquer, pero más delgado, se basa en el silicio, la electrónica y los catalizadores, unas sustancias que aceleran las reacciones químicas. Asimismo, necesita para funcionar unos tres litros y medio de agua y la luz del sol. Las reacciones dividen el agua en sus dos componentes, hidrógeno y oxígeno, que se almacenan en una pila de combustible para producir electricidad.

Según Nocera, su hoja artificial podría producir electricidad suficiente para abastecer una casa en un país en desarrollo durante un día, dijo Nocera. En este sentido, el experto del MIT señala que el objetivo de su equipo es que cada hogar se convierta en su propia central eléctrica: "Uno se puede imaginar aldeas de India y África dentro de no mucho tiempo comprando un sistema asequible de energía basado en esta tecnología."

El concepto de “hoja artificial” se creó hace más de una década por John Turner en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE.UU. en Boulder, Colorado, pero sus materiales eran muy caros e inestables. Nocera asegura haber superado estos inconvenientes.

Fuente:

QUO

Los halos de la nebulosa del Anillo

Nebulosa del Anillo en Lira CAHA/RECTA/DSA/OAUV - V. Peris, J. Harvey, J. L. Lamadrid, S. Mazlin, A. Guijarro.

El astrónomo Rafael Bachiller nos desvela e interpreta las imágenes más espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigación, aventuras astronómicas y novedades científicas sobre el Universo.

Esta imagen reciente de la Nebulosa del Anillo en la constelación de la Lira nos revela, mediante una combinación de datos ópticos e infrarrojos, unos extensos halos debidos a las eyecciones sucesivas de una estrella que explotó hace unos 3.000 años. La espectacular imagen ha sido obtenida en el Centro Astronómico Hispano Alemán de Calar Alto (CAHA por sus siglas en inglés), tras más de 18 horas de tiempo de exposición en el telescopio de 1,23 metros y de 3 horas en el gran telescopio de 3,5 metros.

Un anillo cósmico

La nebulosa del Anillo es una de las más densas de las muchas nebulosas planetarias conocidas en la Vía Láctea. Situada a una distancia de unos 2.300 años-luz, en la constelación de la Lira, al sur de la brillante estrella Vega, el Anillo (también conocido como NGC6720, Messier 57, o simplemente M57) tiene una característica estructura oval. Posiblemente se trata de un gran cilindro o barril con el eje de simetría cercano a la línea de mirada. El diámetro del anillo más intenso tiene una longitud próxima al año-luz. Pero en esta imagen ultraprofunda, que combina datos ópticos e infrarrojos, es posible ver unos halos mucho más extensos. En particular, los diferentes tonos violetas de la imagen representan la emisión infrarroja del hidrógeno molecular.

Tanto las capas más interiores como los halos están constituidos por violentas eyecciones de un gas, mezclado con pequeñas partículas de material sólido, que se expanden a velocidades de hasta 100.000 kilómetros por hora.

Lea el artículo completo en:

El Mundo Ciencia

Científicos lograron crear y atrapar la antimateria

En la película «Ángeles y Demonios», los científicos conseguían resolver uno de los problemas más desconcertantes de la Ciencia: la captura y almacenamiento de la antimateria, algo que, en la vida real, nunca había sido logrado.... Hasta ahora. Un equipo internacional de investigadores ha sido el primero en atrapar la antimateria atómica. Y lo ha logrado en las instalaciones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés), ubicada en Ginebra (Suiza). El hallazgo, publicado en la revista Nature, podría cambiar drásticamente lo que sabemos actualmente sobre los fundamentos de la Física. (ABC España)

Chukman So/ALPHA

Recreación del experimento para atrapar antimateria

Ginebra (Reuters). Los físicos en la Organización Europea para la Investigación Nuclear, CERN, anunciaron el miércoles que han creado y atrapado antimateria, uno de los mayores misterios de la ciencia moderna.

En un artículo publicado en la revista ‘Nature’, el CERN dijo que había producido átomos de antihidrógeno -el opuesto a un átomo de hidrógeno- en un vacío y los mantuvo viables por alrededor de una décima de segundo: “Lo suficiente para estudiarlos”.

Unos 38 átomos antihidrógeno ahora han sido atrapados por una cantidad de tiempo suficiente para que los científicos los vean en su intento por entender qué ocurrió a la antimateria luego de la explosión del Big Bang que creó el universo.

“Por razones que nadie entiende todavía, la naturaleza excluyó la antimateria”, dijo Jeffrey Hangst, un portavoz del experimento “Alpha”, en un comunicado. “Esto nos inspira a trabajar mucho más duro para ver si la antimateria guarda un secreto”, agregó.(El Comercio Perú)

También informaron:

El País

El Mundo

BBC

Muy Interesante

Almacenar hidrógenos para emplearlo como combustible

Martes, 08 de junio de 2010

Almacenar hidrógenos para emplearlo como combustible

Investigadores de la Universidad de Alicante (UA) han diseñado y patentado un equipo para medir con precisión el almacenamiento de gases utilizados como recurso energético. El equipo, permite medir el almacenamiento de hidrógeno en distintos tipos de sólidos para estudiar el posible uso de este gas como combustible en vehículos y otras aplicaciones, según informó hoy en un comunicado la institución académica.

Uno de los problemas del almacenamiento del hidrógeno en vehículos es que este se debe guardar a una gran presión y aún así, ocupa demasiado volumen. El reto consiste en almacenar la máxima cantidad de hidrógeno en el menor espacio posible, y de esta forma, aumentar la autonomía de los vehículos. Una de las tecnologías que se está estudiando es el almacenamiento reversible de hidrógeno en distintos materiales.

El Grupo de Investigación de Materiales Carbonosos y Medio Ambiente (MCMA), perteneciente al Departamento de Química Inorgánica y al Instituto de Materiales de la Universidad de Alicante, lleva más de 15 años investigando en temas relacionados con el almacenamiento de energía, concretamente, en el almacenamiento de hidrógeno y metano a alta presión, almacenamiento electroquímico de hidrógeno, almacenamiento de energía mecánica para aplicaciones espaciales y supercondensadores.

Durante este tiempo y bajo la dirección de los profesores Ángel Linares, Diego Cazorla y Dolores Lozano, se ha desarrollado una investigación intensa sobre el almacenamiento de hidrógeno en distintos materiales, entre los que destacan los materiales carbonosos --por ejemplo, carbones activos, nanotubos de carbono, monolitos de carbón activados--).

Uno de los requisitos iniciales para desarrollar esta investigación fue el diseño y construcción de un equipo de medidas de adsorción de gases que permitiera trabajar desde muy bajas presiones --alto vacío-- hasta presiones muy elevadas --200 atmósferas-- y en un amplio intervalo de temperaturas --desde menos 200 grados centígrados hasta 500 grados centígrados--.

La construcción de este equipo, llevada a cabo por el ingeniero Enrique Gadea dentro de uno de los proyectos del grupo de investigación, supone un importante avance en el área de investigación de almacenamiento de hidrógeno, puesto que ha permitido realizar medidas que no se pueden llevar a cabo con los equipos comerciales disponibles en el mercado.

Este equipo ha servido para medir los materiales avanzados desarrollados por el grupo investigador, así como validar resultados previos obtenidos por otros grupos de investigación y diversas empresas. Esta tecnología ha sido patentada por el grupo de investigación MCMA, y dado el gran interés mostrado por diversas empresas comercializadoras de equipamiento científico se está trabajando en la creación de una empresa spin-off.

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Europa Press

¿Puede ser el universo democrático, el calor comunista y el agua xenófoba?

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Sábado, 17 de abril de 2010

¿Puede ser el universo democrático, el calor comunista y el agua xenófoba?

A veces, puede ser recomendable usar cualidades humanas como metáforas para entender algunos conceptos físicos. Así, se podría hablar de que el universo es democrático, de que el átomo tiene personalidad e identidad, que el calor es comunista, el agua sociable pero xenófoba, que el neutrino es humilde o que el carbono es desvergonzadamente promiscuo.

El universo es democrático.

En una democracia la convivencia social se establece entre miembros libres e iguales. El universo es democrático porque todas las direcciones, lugares y tiempos son iguales. No existe un centro alrededor del que gire; un punto del espacio es tan bueno como cualquier otro para constituirse como centro del universo. Las leyes físicas no dependen de dónde nos encontremos en el espacio vacío, el espacio no tiene puntos especiales (exceptuando, quizá, los agujeros negros), ni de la disposición que adoptemos en el espacio, ni en el momento de tiempo que estemos.

El calor es comunista.

El comunismo es una doctrina que propugna una organización social en que los bienes son propiedad común. Y eso es lo que hace el calor. El calor es una forma de transmisión de la energía. Como lo expresaban los científicos y divulgadores británicos Peter Tait y Belfourt Stewart en un libro muy popular sobre la ciencia de la energía, “el calor es por excelencia el comunista de nuestro universo, y sin duda es el que llevará el sistema presente a su fin.” Su texto implicaba que el fin del universo, como el fin del capitalismo, era la consecuencia del comunismo. El calor reparte la energía homogéneamente por todo el universo, intenta repartir la misma cantidad de energía a todos, lo que hace que esta energía no sea útil.

El agua es sociable y xenófoba.

La xenofobia es odio, repugnancia u hostilidad hacia los extranjeros, hacia lo diferente.

El agua es una sustancia polar y rechazará a toda aquella molécula que no sea como ella. Por ejemplo, el aceite es apolar y todos sabemos lo mal que se llevan. Por otro lado, entre sus iguales, el agua es muy sociable. Por su polaridad y por la formación de puentes de hidrógeno puede enlazarse con multitud de compuestos. El agua es descrita muchas veces como el solvente universal, porque disuelve muchos de los compuestos conocidos. En términos químicos, el agua es un solvente eficaz porque permite disolver iones y moléculas polares. La inmensa mayoría de las sustancias pueden ser disueltas en agua. Sin embargo, como he señalado antes, no llega a disolver todos los compuestos.

Además, el agua es la molécula más abundante del universo.

Sobre elementos.

El hidrógeno es un poco simplón pero está en todos lados. Es el átomo más simple, un electrón y un protón, pero es el más abundante del universo.

El Francio es el más raro, tan raro que se piensa que puede haber en todo nuestro planeta, en cualquier momento dado, menos de 20 átomos de él.

El carbono es desvergonzadamente promiscuo. Se trata del juerguista del mundo atómico, que se une a muchos otros átomos (incluidos los propios) y mantiene una unión firme, formando hileras de conga moleculares de desbordante robustez. Por esto, podriamos decir que el carbono es muy “vivo”.

El átomo tiene identidad y personalidad. (ver: la personalidad y la identidad del átomo.)

Todos tenemos algo que nos caracteriza y nos diferencia de los demás. Es nuestra identidad, lo que somos. Por otra parte, tenemos personalidad. Popularmente la personalidad se entiende como el conjunto de actitudes y estilo de comportamiento de una persona (en realidad se trata de concepto bastante complejo). Las diferentes personalidades hacen que nos comportemos de una manera u otra.

El número de protones es lo que otorga a un átomo su identidad química. Un átomo con un protón es un átomo de hidrógeno, uno con dos protones es helio, con tres protones litio y así sucesivamente siguiendo la escala.

Los neutrones no influyen en la identidad del átomo, pero aumentan su masa.

La personalidad la determina el número de electrones. Si la identidad la cambiábamos con reacciones nucleares la personalidad la podemos cambiar a través de reacciones químicas.

Cuando un elemento o átomo forma parte de una molécula lo que está haciendo es compartiendo, aceptando o cediendo electrones. Por tanto, un átomo que forma parte de una molécula, aunque no cambia su identidad, cambia su personalidad.

Tanto cambian que el agua es incombustible, pero los dos elementos que la componente, hidrógeno y oxígeno son dos de los elementos más amigos de la combustión que existen (en verdad, el oxígeno no es combustible en sí, solamente facilita la combustión de otras cosas. Y menos mal porque, si fuese combustible, cada vez que encendiésemos una cerilla estallaría en llamas el aire que nos rodea).

El neutrino es humilde. (ver: La “madre de todas las explosiones” involucra a la partícula más humilde.)

El neutrino es una partícula elemental que parece ser la más inerte y menos llamativa de todas. Sin embargo, entra en juego en una de los eventos más violentos del universo, la explosión de una estrella masiva.

Fuente:

Ciencia On Line

Los extremófilos

Martes, 23 de marzo de 2010

Los extremófilos

¡Una vida llevada al extremo!

Son llamados extremófilos y viven en lugares infernales una vez pensados como inhabitables. Ahora están revelando sus secretos a la ciencia

Supervivientes asombrosos

Los estudios de laboratorio han mostrado que muchas formas que sobreviven en el frío (colectivamente conocidas como lo psicrófilos) tienen notables ingredientes celulares que evitan la formación de cristales de hielo. Otras han desarrollado un talento para reunirse en alfombras denominadas biofilms. Muchas no pueden vivir en absoluto por encima de 50° F. Hace demasiado calor.

Los extremófilos evolucionaron para prosperar en ambientes hostiles, incluyendo desiertos completamente secos, ácido hirviente, calor horrendo y frío increíble.

Los extremófilos son organismos capaces de vivir en condiciones que matarían a otras formas vivas, incluyendo frío intenso, calor, presión, deshidratación, acidez o alcalinidad y otros extremos químicos y físicos. Algunos animales, como las ranas que se congelan en invierno, pueden calificar. Pero en gran medida, los campeones mundiales de resistencia son los microbios: bacterias y arquebacterias.

Se sienten muy cómodas en algunos de los rincones más peligrosos del planeta, donde los científicos están estudiando sus mecanismos de supervivencia y sondeando los límites extremos de la vida.

Vida seca

La vida no puede existir sin agua. Pero la investigación está mostrando qué tan escandalosamente poca es necesaria. Incluso en los lugares más secos del planeta, como el alto desierto de Atacama en Chile o los Valles Secos en la Antártida, los científicos han descubierto que los microbios pueden prosperar a unas pulgadas bajo la superficie. En tales circunstancias, ciertos extremófilos han evolucionado una nueva bioquímica cuyas funciones compensan en algún sentido la falta de agua. Los investigadores están estudiando el ADN de estos supervivientes para determinar qué genes colaboran en las habilidades de las células.

Otros organismos encontrados en Atacama y otros lugares pueden entrar en un estado de no-vida aparente, seco y congelado, y reviven sólo si y cuando aparece un poco de agua. En los muy áridos Valles Secos, por ejemplo, los investigadores descubrieron recientemente que una alfombra de células, que habían estado aletargadas durante dos décadas, empezó la fotosíntesis en un día de exposición al agua líquida. Y algunos microbios maravillosos, probados en los experimentos en el transbordador espacial, incluso han sobrevivido al vacío y al bombardeo de radiación espacial.

Vida fría

Muchas criaturas pueden vivir en el frío. Pero la célula necesita de talentos especiales para sobrevivir en el Polo Sur, donde las temperaturas a menudo caen por debajo de -100° F. Sin embargo allí los científicos encontraron cierto tipo de bacteria que puede pasar el invierno polar y tener un metabolismo activo en entornos tan fríos como 1,4° F.

Ésa es sólo una de las muchas criaturas especialmente adaptadas a lugares sumamente gélidos. Los investigadores develaron unos microbios en un núcleo de hielo extraído de la superficie del Lago Vostok, una antigua masa de agua enterrada a miles de pies por debajo de la superficie de hielo antártico. En el otro extremo de la Tierra han aparecido organismos que toleran extremos en el permafrost del norte de Alaska.

Vida de respiradero

A millas por debajo de la superficie del océano, sobre el fondo marino sin luz, las gigantescas grietas de la corteza terrestre crean sitios donde sale a borbotones el agua a 600° F, densa de minerales, en agitadas nubes. Es un ambiente tan peligroso como uno podría imaginar. Sin embargo los científicos han encontrado multitudes de organismos que han aprendido a prosperar allí.

En esas circunstancias, por supuesto, la fotosíntesis es simplemente imposible. Pero cierta clase de arquebacteria unicelular ha desarrollado una alternativa única denominada quimiosíntesis: un medio de transformar el sulfuro de hidrógeno inorgánico disuelto de las rocas en alimento. Las arquebacterias que viven sobre o bajo el fondo marino forman vastas alfombras microbianas y otras configuraciones que proveen la base para una comunidad rara y abundante de altísimos gusanos tubo, gigantescos almejas y mejillones, y extraños peces y cangrejos que pueden soportar la titánica presión y la completa oscuridad.

Vida ácida

Cuando se trata de acidez versus alcalinidad, la mayoría de los mamíferos son cobardes. En la escala de pH, 7 es neutral. Cuanto más bajo sea el número, más ácido será; cuanto más alto, será más alcalino. La sangre humana tiene que estar entre 6,8 y 7,8 para sostener la vida. Pero la naturaleza está repleta de criaturas que sobreviven en los extremos de la escala de pH.

En Yellowstone National Park, por ejemplo, los investigadores tomaron muestras de agua y descubrieron que los organismos se adaptaron completamente a las condiciones extremadamente ácidas y calientes. En California, otros científicos que estudiaban el contenido del drenaje de una mina, descubrieron microbios increíblemente diminutos que viven cómodamente en un nivel de pH tan bajo como 0,5: equivalente al ácido de una batería.

En el tramo de dos dígitos de la escala, los lagos de soda en África con un pH cercano a 10 (más o menos un destapador de cañerías) contienen docenas de especies microbianas con una química especialmente evolucionada que mantiene neutral el pH dentro de las células.

Los estudios de laboratorio de los acidófilos como de los alcalófilos continúan para mostrar la extraordinaria —y a menudo inesperada gama de condiciones a las que la vida puede adaptarse.

A. Numerosas clases de formas de vida extremas pueden vivir en el hielo, y algunas incluso pueden subsistir en la capa de hielo que cubre lagos en la Antártida todo el año.

B. En los respiraderos hidrotermales en el fondo del mar, los minerales que surgen forman "chimeneas" en las que a menudo prosperan los resistentes extremófilos.

C. Se ha visto que los microbios se infiltran en los poros de la roca en los surgente muy ácidos y calientes en el Parque Yellowstone.

D. Incluso los desiertos más secos de la Tierra contienen algunos organismos, y llevan a que muchos científicos se pregunten sobre la vida sobre Marte.

Comedores de radiación - Alimentarse de radiación

A dos millas al fondo de roca sólida, los investigadores descubrieron unas bacterias súper exóticas que obtenían su alimento de la radiactividad.

Los microbios recién descubiertos fueron encontrados a casi dos millas de profundidad, en la antigua agua que se filtra por una fractura en una formación rocosa de 2,7 millones de años. La roca contiene uranio radioactivo, torio y potasio, así como un compuesto de hierro y azufre llamado pirita, o el oro de los tontos, entre otros componentes.

Una cascada de reacciones provee a los microbios de su extraordinaria aunque escasa dieta. Primero, la radiactividad rompe las moléculas de agua (H₂O) en sus componentes: hidrógeno (H₂) y oxígeno (O).

Los átomos de oxígeno separados se combinan con las moléculas de agua adyacentes para hacer peróxido de hidrógeno (H₂O₂). El peróxido entonces reacciona con el compuesto de hierro y azufre llamado pirita (FeS₂), produce iones de sulfato (SO₄^2-) que los microbios pueden "comer". Cada ión de sulfato carece de dos electrones, que son proporcionados dentro del organismo por el gas de hidrógeno restante y convenientemente disponible (H₂). Los microbios usan esa reacción para almacenar energía.

Tomado de:

Axxon

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La gota de agua ¡no tiene forma de gota de agua!

Lunes, 22 de marzo de 2010

La gota de agua ¡no tiene forma de gota de agua!

¿Qué es la polaridad del agua

La molécula de agua es muy polar, puesto que hay una gran diferencia de electronegatividad entre el hidrógeno y el oxígeno. Los átomos de oxígeno son mucho más electronegativos (atraen más a los electrones) que los de hidrógeno, lo que dota a los dos enlaces de una fuerte polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa del lado del oxígeno, y de carga positiva del lado de los hidrógenos. Los dos enlaces no están opuestos, sino que forman un ángulo de 104,45° debido a la hibridación sp³ del átomo de oxígeno así que, en conjunto, los tres átomos forman un molécula angular, cargado negativamente en el vértice del ángulo, donde se ubica el oxígeno y, positivamente, en los extremos de la molécula, donde se encuentran los hidrógenos. Este hecho tiene una importante consecuencia, y es que las moléculas de agua se atraen fuertemente, adhiriéndose por donde son opuestas las cargas. En la práctica, un átomo de hidrógeno sirve como puente entre el átomo de oxígeno al que está unido covalentemente y el oxígeno de otra molécula. La estructura anterior se denomina enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno.

El hecho de que las moléculas de agua se adhieran electrostáticamente, a su vez modifica muchas propiedades importantes de la sustancia que llamamos agua, como la viscosidad dinámica, que es muy grande, o los puntos (temperaturas) de fusión y ebullición o los calores de fusión y vaporización, que se asemejan a los de sustancias de mayor masa molecular.

Existe en el imaginario popular la creencia de que las gotas de agua, tienen forma de gota, pero por más extraño que parezca, esto no es así. De la misma forma que los corazones no tienen forma de corazón.

De más está decir que los líquidos por sí mismos no tienen ninguna forma, y que se amoldan a la forma del envase que los contiene, sin embargo, cuando no existe ningún "envase", y prácticamente ninguna fuerza externa que les provea sostén, los líquidos toman una forma esférica. No son muchas las situaciones en la vida cotidiana donde se dan estas cosas y podamos verlas, pero es muy visible en las imágenes de los astronautas en la Estación Espacial Internacional.

Esto sucede porque, microscópicamente, las moléculas de agua están todas atrayéndose entre sí, debido a que son polares. Las moléculas que se encuentran en el medio se atraen hacia todos los lados casi por igual, sin embargo, las que se encuentran en la superficie, son atraídas hacia adentro, lo cual forma la famosa Tensión Superficial, que actúa como una especie de película que envuelve al líquido y lo hace ocupar el menor espacio posible. En un vaso de agua, se aprecian los efectos de la tensión superficial, al colocar motas de polvo, o incluso un alfiler sobre ella (que normalmente se hundiría al ser más denso).

Para evitar salir de la Tierra, podemos apreciar el agua tomando una forma esférica cuando recién sale del grifo, donde se forman pequeñas gotas de forma esférica. A medida que la gota cae, comienza a aumentar su velocidad, y el comienza a ejercer una fuerza sobre ella hacia arriba. En su desesperada caída hacia el centro de nuestro planeta, la gota comienza a achatarse y deformarse irregularmente, donde se enfrentan las fuerzas del peso de la gota misma y la resistencia del aire.
Y en un momento, la fuerza del aire achata demasiado a la gota, y la tensión superficial intenta reacomodarse nuevamente para formar esferas más estables, en un mágico momento donde la gota explota en miles de gotitas de diferentes tamaños, tal como lo muestra el video (1000 cuadros por segundo) de abajo, que fue publicado en Science.

Todas esas gotitas seguirán cayendo a diferentes velocidades, las más grandes probablemente vuelvan a explotar, y las más pequeñas son lo suficientemente uniformes como para resistir la presión del viento, y van a caer en forma de una bola ligeramente achatada.

El único momento en que una gota parece una gota, es durante la fracción de segundo en que la gota de agua se desprende del grifo, cuando entra en una desesperada carrera para adoptar una forma más estable energéticamente. Y en el camino puede formarse una gran gota, y desprenderse parte de la cola para formar gotitas más pequeñas.

Algunas veces la ciencia es por demás simple y bella. Sólo basta tener un poco de curiosidad.

Tomado de:

Proyecto Sandía