¿Qué es lo que han encontrado en el Polo Sur?

La radiación de fondo de microondas (en inglés, CMB) ha sido, desde su descubrimiento en 1964, uno de los pilares sobre los que se apoya el modelo cosmológico estándar según el cual el universo se expande a partir de una explosión inicial (el famoso Big Bang) hace unos 13800 millones de años.

Esa radiación de fondo es algo así como el incremento de temperatura que podemos medir a partir de aquella gigantesca explosión. Si la explosión dio lugar a temperaturas increíbles poco después de haber ocurrido, ahora, millones de años después, creemos estar midiendo el pequeño remanente de radiación fruto de aquel suceso sin igual. Esa radiación la encontramos como una emisión electromagnética de temperatura equivalente a 2.7 K y en el rango de las microondas, con longitudes de onda de milímetros. Esos 2.7 K hacen referencia a una emisión realmente débil pero es que hay que tener en cuenta, que la explosión fue colosal, pero el tiempo que ha tenido para enfriarse nuestro entorno también es inimaginable; nada menos que 13800 millones de años.

La radiación de fondo de microondas viene de todas partes del Universo y por eso, los especialistas le llaman isótropa (que no depende de la dirección), apuntemos a donde apuntemos las antenas, encontramos esa radiación de fondo como cabría esperar si estuviésemos en medio de un escenario donde ha explotado algo hace pocos instantes, nos encontraríamos en medio de un exceso de temperatura que nos rodea.

Satélites como el europeo Planck han mapeado la radiación de microondas que se recoge en esta imagen

Pues bien, el pasado Lunes, científicos norteamericanos han reportado haber encontrado en la radiación del fondo de microondas unas características de polarización llamada modo-B que se han identificado como las ondas gravitacionales que dieron lugar a la inflación. ¡Ahí queda eso!

Vamos a intentar desbrozar un poco todo ese conjunto de términos.

Pero, para poder acercarnos a la comprensión de la noticia que ha saltado a los medios la pasada semana, tenemos que conocer algunos de los problemas que ha tenido el modelo estándar cosmológico que, dicho sea de paso, es el que goza de mayor aceptación entre la comunidad científica internacional.

Uno de los mayores problemas, curiosamente, planteado desde el plano teórico, es el llamado problema del horizonte. Se trata de una interesante paradoja que ataca plenamente a ese sencillo modelo cosmológico de un Universo que nació desde una explosión inicial y ahora, 13800 millones de años después, simplemente nos seguimos expandimos fruto del empujón que supuso aquel hecho.

El problema del horizonte se puede describir telegráficamente como sigue:

1) El Universo presenta las mismas leyes físicas y se encuentra en equilibrio térmico a 2.7 K en cualquier dirección que observemos

2) ¿Cómo se ha propagado la temperatura y las leyes físicas de una punta a otra del Universo si, a la velocidad de la luz y en el tiempo de 13800 mill. de años no han tenido tiempo de comunicarse?

Es decir, el Universo que observamos de punta a punta, es mayor que la distancia que recorrería la luz (la máxima velocidad permitida por la física) en el tiempo que suponemos que tiene el Universo. ¿Qué hace que todo esté a una temperatura exacta de 2.728 K cuando no ha habido contacto alguno entre los dos extremos?

Ante esta paradoja, la Ciencia respondió con un fenómeno intuitivamente confuso denominado inflación. La inflación es una expansión exponencial del espacio-tiempo en el que algo muy pequeño, pasó a tener un tamaño de millones de años luz.

inflacion

Pues bien, lo que los investigadores norteamericanos del experimento BICEP2, perteneciente al Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, han descubierto son ondas gravitacionales que consideran que son las asociadas al fenómeno de la inflación. Las medidas se realizan desde un telescopio que opera a un kilómetro del Polo Sur.

The BICEP2 telescope is the white dish at the top right of the blue building. The dish on the left is the South Pole Telescope. (Courtesy: National Science Foundation)

El telescopio BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) en el Polo Sur

Se considera, por tanto, que el modelo de la inflación queda muy reforzado por estas medidas. El análisis de los datos del satélite Planck dará lugar a la confirmación de estos datos. Eso ocurrirá hacia principio de verano de 2014.

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Mapa de los modos-B identificados por BICEP2

El Instituto Astrofísico de Canarias (IAC) tiene operando ya una primera fase de QUIJOTE, que constituye el único experimento europeo orientado a identificar los modos-B del fondo de microondas. Este experimento será también clave para confirmar los datos adquiridos por BICEP2.

QUIJOTE será otro experimento clave para confirmar el modo-B del fondo de microondas.

La NASA ofrece premios por buscar asteroides de forma eficaz

La NASA ha lanzado un reto a todos aquellos interesados por el desarrollo de algoritmos de detección de asteroides, invitando a todos los que deseen mejorar los métodos de detección, seguimiento y discriminación de asteroides denominados NEO – Near Earth Object (Objetos cercanos a la Tierra).

Los NEO siempre han sido objetos considerados de especial interés puesto que la órbita de alguno de estos objetos cruza la órbita de la Tierra y, en el peor de los casos, podría chocar contra nuestro planeta.

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La iniciativa solicita que se presenten soluciones no solo para ser más eficaces en la detección de NEOs, sino también ideas novedosas que permitan reducir la potencia computacional de los algoritmos de detección.

Aunque la llamada está orientada principalmente a ciudadanos con nacionalidad norteamericana, también se abre la convocatoria a otras nacionalidades tal y como se describe en esta página. La NASA ofrece premios en metálico por un total de unos 35000$.

La detección de asteroides en imágenes realizadas con telescopios terrestres siempre se basa en la misma técnica, que consiste en tomar dos o más imágenes separadas por cierto tiempo y comparar si algún objeto se ha movido en dichas imágenes. Las estrellas permanecen fijas en todas las imágenes pero los asteroides aparecen en distinta posición. Para evitar las falsas detecciones hay que evitar los errores cosméticos de los detectores de imagen (CCD) y también descartar objetos como satélites artificiales, que aparecen por doquier en las imágenes.

ALH84001: Un trozo de Marte en la Tierra (capítulo II)

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Mckay y sus colegas de la NASA presentaron los resultados con gran estruendo mediático. Incluso el presidente Clinton se vio envuelto en el anuncio de los resultados sobre ALH84001 el día 7 de Agosto de 1996.

Esgrimieron un total de cinco líneas de investigación sobre el meteorito marciano. Todas ellas podían ser justificadas por mecanismos que no involucraban la vida. Sin embargo, la combinación de las cinco hacía mucho más difícil explicar un origen no biológico de ciertas estructuras.

Apartaremos las cuatro primeras líneas o bloques de resultados que presentó Mckay para ir directamente a la quinta línea de análisis y que involucra a la ya famosa imagen. En ella, una imagen de microcopio electrónico de barrido, aparecían formas tubulares muy parecidas a las bacterias barriformes que conocemos en la Tierra aunque eran mucho más pequeñas, del orden de un virus humano.

La batalla estaba servida. Los microbiólogos insistían en que las estructuras eran muy parecidas a las bacterias terrestres aunque presentaban problemas de escala. Los expertos en síntesis mineral aseguraban que había procesos minerales que daban lugar a ese tipo de nanocristales. En algunas arcillas terrestres se presentan esas formas, aseguraban.

Después, la tormenta; polémica, solicitud de fragmentos del meteorito para ser analizados por equipos independientes, más polémica, sospechas de contaminación biológica terrestre, …

Se abren frentes de todo tipo como el de la preparación de la muestra que se introduce en el microscopio electrónico. El microscopio requiere dicha preparación que consiste en depositar una fina capa de material sobre la muestra, un “coating” que se aplica a la muestra y que consiste en alguna sustancia conductora como carbón, oro o paladio. Esa pequeña capa de preparación, de unos 20 nanometros, hace que las estructuras parezcan cosas que no son, como se muestra en las imágenes abajo.

nanofossils_yes_or_notMuestra sin tratar

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Muestra preparada con una capa de material conductor

 

Mckay rechazaba esta posibilidad de corrupción de los resultados porque habían detectado estructuras segmentadas, con anillos, y esa apariencia no la podía crear la deposición de material durante la preparación de la muestra.

En 2010, el equipo de Mckay edita un nuevo estudio y asegura que los nuevos resultados avalan más que nunca la hipótesis biológica. Sus detractores siguen afirmando que se trata de carbonatos que se ha formado mediante procesos no biológicos. El debate sigue abierto aunque lo cierto es que la comunidad científica no avala los resultados de Mckay y su equipo.

Mckay fallece en Febrero de 2013.

En 2014, NASA reabre el debate de la vida en Marte con un nuevo anuncio en el que afirma que un equipo de investigadores (entre ellos Everett Gibson, un miembro del antiguo equipo de Mckay) del JSC (Houston) y JPL (Pasadena) han emitido un paper encontrado evidencias de agua en otro meteorito de origen marciano. El meteorito es Yamato 000593, una pieza encontrada por una expedición japonesa a la Antártida.

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 Microestructuras encontradas en el meteorito Yamato 000593

El estudio menciona la detección de dos características distintivas en este caso. Por un lado, se han encontrado microtúneles semejantes a los que se pueden encontrar por la acción de bacterias en basaltos terrestres. En segundo lugar, se han encontrado esferas de carbonatos entre las capas de silicatos. Estas esferas también fueron encontradas en un meteorito marciano recogido en 1911 en Egipto y que presenta también similitud con dinámicas bióticas que se conocen en nuestro planeta.

De nuevo, no se puede afirmar que sean pruebas concluyentes sobre la presencia de vida en el Marte. El debate sigue pues, abierto.

Un paso más en la búsqueda de agua y de vida en el planeta rojo a través de las únicas muestras de material marciano de que disponemos ahora mismo; los meteoritos marcianos.

 

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ALH84001: Un trozo de Marte en la Tierra (capítulo I)

La Tierra es bombardeada continuamente por meteoritos. La mayor parte de ellos son irrelevantes, modestos y claro, anónimos. Sin embargo, a veces, en algunos casos muy especiales, los meteoritos se hacen famosos…

Los meteoritos anónimos son cuerpos que alcanzan la superficie de nuestro planeta porque han resistido el rozamiento con la atmósfera pero quedan reducidos a pequeños fragmentos de unos pocos gramos. También son anónimos aquellos que, aún siendo de tamaño mayor, caen en zonas remotas, inhabitadas y pasan desapercibidos. ¡cuantos miles de meteoritos habrá por ahí repartidos sin haber sido identificados!

La Antártida, por sus características tan particulares, ha sido un continente donde se han realizado numerosas expediciones de búsqueda de meteoros y fue precisamente allí donde se encontró uno de esos que llegan a hacerse famosos, seguramente uno de los que más. Su nombre, sin embargo, es poco afortunado; se trata del meteorito ALH84001.

Las tres primeras letras del nombre (ALH) identifican el lugar donde fue encontrado; Allan Hills, un remoto lugar cercano a la costa. Los números hacen referencia al año y a un número de orden.

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Meteorito ALH84001

El meteorito, de 1.9 Kg de peso, fue encontrado en Diciembre de 1984 por una expedición norteamericana de la ANSMET (Antarctic Search for Meteorites) que ha encontrado miles de estos cuerpos en el continente helado. Y como tal fue almacenado con todo cuidado, como un meteorito más procedente del cinturón de asteroides y que, tras ir dando vueltas de acá para allá, había acabado tropezando con un delicado planeta de color azul.

El meteorito fue identificado y almacenado como una diogenita común y así permaneció durante cuatro años sin que nadie le concediese especial relevancia. Sin embargo, en 1988, el geoquímico David Mittle-fehldt del Johnson Space Center, realizando un estudio sobre diogenitas, tomó una muestra del olvidado ALH84001 y encontró que había extraños elementos en el meteorito. A pesar de ello, no le concedió especial importancia, considerando que debían de ser elementos contaminantes que se habrían adherido al mismo en la Antártida.

Ya en 1990, el mismo Mittle-fehldt, utilizando un microscopio electrónico encuentra abundante óxido de hierro en el meteorito, por lo que sospecha que no es un meteorito común, sino un meteorito procedente de Marte.

Nuestro amigo Mittle-fehldt solicitó nuevas muestras del meteorito para realizar pruebas adicionales y, mientras tanto, vuelve su atención a otro meteorito; el EETA79002, considerado una diogenita común también, sin nada especial, una roca del cinturón de asteroides. Y de nuevo, en este otro caso, encuentra elementos extraños que no son propios de los cuerpos que proceden del cinturón de asteroides; ¡disulfuro de hierro de nuevo! y eso apunta a un meteorito marciano sin ninguna duda. Cuando revisa el etiquetado de las muestras del meteorito EETA79002 se da cuenta que, realmente, había estado analizando durante todo el tiempo muestras ¡del ALH84001! Todo este lío confirma que ALH84001 es un meteorito procedente del planeta Marte.

A partir de aquí, Mittle-fehldt recibe atención de investigadores de renombre de su propia institución, Stanford, etc. ALH84001 se convierte desde ese momento en un meteorito famoso y se le somete a una nueva batería de pruebas para analizar su composición con todo detalle.

El conocido investigador David McKay, también del Johnson Space Center, entra en escena y realizan todo tipo de análisis al meteorito marciano y desde todos los puntos de vista; isótopos radiactivos, efecto de la radiación, Carbono-14, etc. Todo ello, arroja números interesantes como que el meteorito había sido arrancado de Marte hace unos cuatro mil millones de años o que había caído en la Tierra hacía unos 13000 años.

En 1996, se publica una de las más impactantes y polémicas imágenes científicas de finales del s. XX, se trata de una imagen tomada al ALH84001 mediante un microscopio de barrido electrónico:

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Estructuras encontradas en ALH84001 gracias al microscopio electrónico

La imagen mostraba claramente una estructura tubular semejante a las bacterias terrestres. Aquello cayó como un cubo de agua fría, y lo hizo no solo sobre la comunidad científica, sino sobre cualquier humano inquieto que reflexionase sobre las profundas connotaciones que podría tener la presencia del fósil de un ser vivo en una roca que nos había caído desde otro planeta.

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