lunes, 31 de mayo de 2010

Inesperado Vínculo Entre el Carbono y el Nitrógeno en Procesos de Contaminación del Medio Ambiente

Un nuevo estudio que explora el creciente problema mundial de la contaminación por nitrógeno desde los suelos hacia el mar muestra que las proporciones globales de nitrógeno y carbono en el medio ambiente están inexorablemente vinculadas, un hallazgo que puede conducir a nuevas estrategias para ayudar a mitigar problemas regionales que van desde vías fluviales contaminadas hasta la salud humana.
El estudio, a cargo de expertos de la Universidad de Colorado en Boulder, ha desvelado que la relación entre los nitratos (que son una forma del nitrógeno que está presente de forma natural en suelos, ríos, lagos y océanos) y el carbono orgánico está fuertemente gobernada por procesos microbianos que se dan en casi todos los ecosistemas. La relación reiterada entre el nitrógeno y el carbono detectada en el estudio fue toda una sorpresa.
El equipo revisó grandes bases de datos que contenían millones de puntos de muestra de sitios tropicales, templados, boreales y polares, incluyendo áreas bien conocidas que sufren contaminación por nitrógeno, como la bahía de Chesapeake, el Mar Báltico y el Golfo de México.
Philip Taylor y Alan Townsend han abierto un camino para explicar cómo y por qué el carbono y el nitrógeno parecen estar tan estrechamente relacionados. Lo descubierto en el nuevo estudio ayudará a averiguar la razón exacta de por qué los niveles de nitratos se vuelven tan altos en algunas masas de agua pero permanecen bajos en otras.
A pesar de que la mayor parte del gas nitrógeno está en la atmósfera, no es reactivo ni está disponible para la mayoría de las formas de vida. Sin embargo, en 1909 se desarrolló un proceso para transformar el gas no reactivo en amoníaco, el ingrediente activo de los fertilizantes sintéticos. Los humanos ahora fabricamos más de 180.000 millones de kilogramos de fertilizantes cada año, gran parte de los cuales pasan de los terrenos de cultivo a la atmósfera, las vías fluviales y los océanos, creando una serie de problemas medioambientales que van desde "zonas muertas" costeras hasta proliferaciones masivas de algas tóxicas, pasando por la contaminación por ozono y numerosos problemas de salud para los seres humanos.
El nuevo estudio indica que en casi todas las áreas donde haya sustancialmente más carbono orgánico disuelto que nitratos, el nitrógeno es absorbido por las comunidades microbianas. Pero la mayoría de estos nitratos probablemente no quedan atrapados por tiempo ilimitado. En vez de esto, todo apunta a que son trasmitidos a otros ecosistemas, con lo que los problemas de contaminación tan sólo se trasladan a otra parte del medio ambiente.

Sistema de Cámara Inteligente Para Alertar de Riesgos a los Conductores

En sólo medio segundo, un conductor puede virar bruscamente para evitar un accidente fatal, o pisar los frenos para no atropellar a un niño que corre tras una pelota. Pero primero, el conductor debe percibir el peligro.
Algunas investigaciones muestran que un sistema de alerta rápido puede ayudar a mitigar el riesgo de accidente de tráfico, así como el de muertos y el de heridos graves cuando tales accidentes se producen.
El profesor Shai Avidan, de la Facultad de Ingeniería en la Universidad de Tel Aviv, está actualmente colaborando con investigadores de General Motors Research en Israel para que los autos se mantengan en la carretera y las personas fuera de los hospitales.
El equipo de Avidan está trabajando en el desarrollo de algoritmos avanzados que ayudarán a las cámaras montadas en automóviles de General Motors a detectar amenazas, para ayudar a los conductores a tomar las decisiones correctas en fracciones de segundo.
El reto es desarrollar un sistema que pueda reconocer peatones, distinguiéndolos de otros objetos en movimiento, y crear un modelo que pueda reaccionar casi instantáneamente. El objetivo final es que la investigación sobre visión por ordenador haga que los automóviles sean más inteligentes, y las carreteras mucho más seguras.
El sistema de cámara inteligente está siendo desarrollado por MobilEye, una compañía israelí.
El profesor Avidan fue parte del equipo técnico de esta empresa, que desarrolló un primer modelo de sistema de cámara inteligente para detectar vehículos y vigilarlos en tiempo real.
Ahora Avidan está expandiendo esa investigación para desarrollar la próxima generación de cámaras inteligentes, cámaras que tengan una percepción detallada de su entorno y sean capaces de reconocimiento automático de diversos elementos. El objetivo de los investigadores es una cámara capaz de distinguir a los peatones de entre otros objetos en movimiento, que pueda alertar al conductor sobre un atropello inminente.
El reto está en el desarrollo de un método que pueda detectar y clasificar objetos en movimiento de manera rápida y fiable. El profesor Avidan espera forjar tal método mediante la combinación de potentes algoritmos para reconocer y vigilar objetos. Una herramienta así podría advertirnos de vehículos de los que no nos hemos percatado, ayudarnos a dar un volantazo cuando un niño corra hacia la calzada, o automáticamente bloquear puertas de un lado del automóvil para evitar que las abramos si un ciclista está a punto de pasar a nuestro lado a gran velocidad.
Para un futuro más distante, Avidan confía en que finalmente las cámaras sean capaces de reconocer casi cualquier cosa que se mueva en el mundo físico, posibilitando por tanto la existencia de vehículos capaces de circular por sí solos, parecidos en esa cualidad al mítico automóvil KITT de la serie televisiva "El Coche Fantástico".

Nueva Técnica de Diseño Rápido de Fármacos

La mayoría de los fármacos se diseñan para actuar sobre proteínas cuyo mal funcionamiento conduce a algún daño o enfermedad en el cuerpo. El ingrediente activo en estas medicinas es normalmente una sustancia cuya molécula puede interactuar con una proteína para detener el mal funcionamiento de ésta.
Sin embargo, encontrar tal molécula no es fácil. Debe tener una forma y configuración que le permita unirse a una proteína en lo que se conoce como "puntos activos", sobre la superficie de ella. Cuanto mayor sea el número de puntos activos a los que se enlace, mayor será su potencial terapéutico.
Para lograr esto, las moléculas de muchos fármacos están compuestas por subunidades que se conectan a través de enlaces químicos. Una molécula de fármaco ideal para la proteína problemática sobre la que se pretende actuar debería ser una combinación de subunidades con la capacidad de adherirse a cada punto activo del mejor modo posible.
Los métodos anteriores para identificar estas moléculas se habían enfocado hacia la búsqueda de subunidades capaces de adherirse a una sola zona activa a la vez. Encontrar estructuras que se adhieran a todas las zonas activas requeridas es tedioso, lento, y propenso a errores.
Sin embargo, unos investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han usado simulaciones por ordenador para identificar estructuras que se adhieran simultáneamente a múltiples puntos activos en las proteínas. La técnica es un nuevo modo de abordar la estrategia del diseño basado en subunidades.
"Usamos la potencia de cómputo masivo que tenemos disponible para encontrar sólo fragmentos buenos y combinarlos", resume Chenglong Li, profesor de química medicinal y farmacognosia en la Universidad Estatal de Ohio.

Investigar Mediante Neutrinos a los Rayos Cósmicos Más Energéticos

A todos nos cae constantemente una lluvia de restos de rayos cósmicos que colisionan con átomos en la atmósfera. Los rayos cósmicos no son realmente rayos, son chorros de partículas. De ellas, el noventa por ciento son protones, los núcleos de átomos de hidrógeno y, la mayor parte del resto son núcleos más pesados, incluyendo hierro. Algunos se originan en nuestro propio Sol, pero la mayoría provienen de mucho más lejos: de otras regiones de la Vía Láctea o incluso de fuera de ella.
Tal como indica Spencer Klein, de la División de Ciencia Nuclear del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, los rayos cósmicos más energéticos son los más raros y constituyen el mayor misterio.
Como protones, poseen cerca de 40 millones de veces más energía que los protones acelerados en el LHC. Con la tecnología actual, necesitaríamos construir un acelerador alrededor del Sol para producir protones con tal energía. No sólo desconocemos cómo funcionan esos aceleradores cósmicos, sino que además ignoramos dónde están.
Pese a todo, esos rayos cósmicos de alta energía no pueden provenir de muy lejos. Ello se debe a que con la distancia recorrida los rayos cósmicos van perdiendo energía. Los observados no deben proceder de más lejos que unos 225 millones de años-luz de distancia de la Tierra.
En todo ese volumen de espacio "cercano", no ha sido posible identificar claramente las fuentes capaces de producir tales núcleos atómicos de alta energía.
Una pista del origen de los rayos cósmicos de más alta energía son los neutrinos que producen cuando interactúan con los fotones de microondas cósmicas que los desaceleran.
El problema de estudiar neutrinos es lo muy difícil que resulta detectarlos, especialmente los que son producidos por eventos raros. Localizar neutrinos generados por rayos cósmicos de energía ultraelevada requiere de un detector que cubra un área enorme.
A diferencia de otros detectores de neutrinos, el enorme telescopio de neutrinos que se construye bajo el hielo en el Polo Sur, ARIANNA, no necesita kilómetros de rocas o la propia Tierra para filtrar eventos de fondo. Eso se debe a que el ARIANNA buscará un tipo inusual de señal de neutrinos.
El ARIANNA observará la lluvia de electrones, positrones y otras partículas producidas en el momento en que un neutrino interactúa en el hielo que está debajo de los detectores del ARIANNA.
En lugar de longitudes de ondas ópticas, el ARIANNA observa la radiación de Cherenkov a longitudes de onda de radio; la fuerza de la señal de radio es proporcional al cuadrado de la energía del neutrino que dio origen a la misma. Para capturar estas señales, el ARIANNA utilizará antenas de radio enterradas en la nieve encima del hielo.

Los Cometas de la Familia de Júpiter, Fuente Principal del Polvo de la Luz Zodiacal

La luz zodiacal, ese tenue resplandor nocturno en las noches despejadas que no está causado por la Luna ni las estrellas sino por el polvo disperso en el espacio interplanetario, fue explicada por vez primera por Joshua Childrey en 1661 como la luz solar dispersada en nuestra dirección por partículas de polvo en el sistema solar. Sin embargo, la fuente principal de ese polvo ha sido objeto de debate desde entonces.
En un nuevo estudio sobre el tema, un equipo encabezado por Peter Jenniskens del Instituto SETI en Mountain View, California, y David Nesvorny del Instituto de Investigación del Sudoeste en Boulder, Colorado, ha llegado a la conclusión de que los asteroides no son la fuente principal. Según ellos, más del 85 por ciento del polvo se originó en la familia de cometas de Júpiter.
Este resultado confirma lo que Jenniskens sospechaba desde hacía tiempo. Como experto en lluvias de meteoritos, se había dado cuenta de que la mayoría deriva de polvo que se mueve en órbitas similares a las de los cometas de la familia de Júpiter, aunque sin tener asociados cometas activos en emisión de polvo.
Jenniskens descubrió un cometa inactivo en la lluvia de meteoritos de las Cuadrántidas en 2003, y desde entonces ha identificado otros cuerpos progenitores similares. Si bien la mayoría están inactivos en su actual órbita alrededor del Sol, todos tienen en común que se fragmentaron violentamente en algún momento de los últimos miles de años, creando estelas de polvo que ahora han migrado hacia la zona orbital de la Tierra.
Nesvorny y Jenniskens, con la ayuda de Harold Levison y William Bottke, del Instituto de Investigación del Sudoeste, David Vokrouhlicky del Instituto de Astronomía de la Universidad Charles de Praga, y Matthieu Gounelle del Museo de Historia Natural de París, han demostrado que esas fragmentaciones de cometas pueden explicar el espesor observado de la capa de polvo de la nube zodiacal.
Al hacerlo, han resuelto otro misterio. Se sabía desde hace mucho que la nieve en la Antártida está espolvoreada con micrometeoritos, de los cuales la mayoría (alrededor del 80 al 90 por ciento) tiene una peculiar composición primitiva, poco frecuente entre los meteoritos más grandes de los que se sabe que proceden de asteroides. Nesvorny y Jenniskens sugieren que la mayoría de los micrometeoritos antárticos son partículas de cometas. Según sus cálculos, los granos cometarios se sumergieron en la atmósfera terrestre a velocidades de entrada lo bastante bajas como para permitirles sobrevivir, llegar al suelo y ser recogidos después por algún cazador de micrometeoritos.

Sofisticada Organización Social Antes de la Invención de la Rueda

Un equipo de arqueólogos del Instituto Oriental de la Universidad de Chicago, encabezado por Gil Stein, director del Instituto Oriental y jefe de la expedición, junto con un equipo de colegas sirios, está hallando nuevas pistas sobre una sociedad prehistórica que ya estableció las bases de la vida urbana en Oriente Medio antes incluso de la invención de la rueda.
El análisis de los restos arqueológicos de Tell Zeidan, que no ha sido objeto de excavaciones hasta ahora, y encima del cual posteriormente no se ha construido nunca, está revelando una sociedad rica en intercambio comercial, en la metalurgia del cobre y en la producción de cerámica.
Los artefactos encontrados allí recientemente están aportando un mayor apoyo a la hipótesis de que Tell Zeidan, en el Valle del Río Éufrates, cerca de Raqqa, Siria, estuvo entre las primeras sociedades de Oriente Medio en desarrollar clases sociales según su grado de poder y de riquezas.
Tell Zeidan tiene una antigüedad que le sitúa entre el año 6000 a.C. y el 4000 a.C., y precedió de manera inmediata a las primeras civilizaciones urbanas del mundo, en el antiguo Oriente Medio. Se trata de uno de los lugares más importantes de la cultura ubaid en el norte de Mesopotamia.
Hasta ahora, los arqueólogos han desenterrado evidencias del comercio de esta sociedad con obsidiana, el trabajo metalúrgico con cobre, así como la existencia de una elite social que empleaba sellos de piedra para marcar su propiedad sobre bienes y objetos culturalmente significativos.
Cubriendo cerca de 12 hectáreas y media, el lugar donde se halla Tell Zeidan fue un cruce de caminos usados en las grandes y antiguas rutas comerciales en Mesopotamia, que siguieron el curso del valle del Río Éufrates. El período Ubaid se extendió desde el año 5300 a.C. hasta el 4000 a.C.
En este enigmático período se produjo la primera fase de desarrollo de la irrigación y la agricultura como prácticas comunes, la construcción de templos centralizados, la entrada en escena de poderosos líderes políticos y la primera aparición del fenómeno de la desigualdad social a medida que las comunidades iban quedando divididas en élites ricas y la gente pobre.La investigación actual también permite echar una mirada a cómo se desarrollaron las primeras sociedades complejas, basadas en vínculos que se extendían a través de cientos de kilómetros, las distancias a las que eran transportadas algunas materias primas necesarias para la fabricación de muchos de los enseres de Tell Zeidan. Por ejemplo, el mineral de cobre fue transportado por los obreros desde yacimientos sitos a distancias de entre 300 y 400 kilómetros, para ser fundido en Tell Zeidan y producir con él herramientas de metal y otros objetos.

Los Cráteres en los Polos de la Luna Podrían Estar Electrificados

Debido al modo en que el viento solar actúa en los obstáculos naturales de la Luna, el mismo puede cargar a los cráteres polares lunares hasta hacerles alcanzar valores de cientos de voltios, según los nuevos cálculos de un equipo del Instituto de Ciencia Lunar de la NASA.
Los cráteres polares lunares son de interés debido a los recursos, incluido el hielo de agua, que allí existen. La orientación de la Luna con respecto al Sol mantiene el fondo de los cráteres polares en una sombra permanente, lo que permite a las temperaturas de esos puntos descender hasta los 240 grados centígrados bajo cero, un frío lo bastante intenso como para garantizar, si las condiciones se mantienen, el almacenamiento de materiales volátiles, como el agua, durante miles de millones de años.
Sin embargo, la nueva investigación sugiere que, además del tremendo frío, los exploradores (humanos o robots) que bajen al fondo de los cráteres polares lunares podrían tener que enfrentarse también a un entorno eléctrico complejo, el cual puede afectar a la química de la superficie, provocando, entre otras cosas, descargas de electricidad estática, o que el polvo se adhiera con firmeza a los exploradores.
El estudio ha sido efectuado por un equipo encabezado por William Farrell del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA.
Las descargas de electricidad estática podrían provocar cortocircuitos en los equipamientos sensibles, mientras que el polvo lunar, muy adherente y abrasivo, podría pegarse a los trajes espaciales y resultar peligroso si no se retira por completo y acaba entrando con ellos en el interior de los módulos habitables de naves o bases, ya que puede desencadenar serios problemas de salud al ser inhalado durante largos periodos.
El viento solar es un tenue gas de componentes de átomos cargados eléctricamente (electrones con carga negativa e iones con carga positiva) que está circulando constantemente desde la superficie del Sol hacia el espacio. Dado que la Luna está sólo ligeramente inclinada en comparación con el Sol, el viento solar fluye casi horizontalmente sobre la superficie lunar en los polos y a lo largo de la región donde se hace la transición día-noche, el terminador.
Los investigadores crearon simulaciones por ordenador para descubrir qué sucede cuando el viento solar fluye sobre los bordes de los cráteres polares. Descubrieron que, en algunos aspectos, el viento solar se comporta como el viento propiamente dicho en la Tierra, fluyendo también por valles y cráteres polares profundos. Sin embargo, a diferencia del viento en la Tierra, la composición dual (electrones e iones) del viento solar puede crear una carga eléctrica inusual en un lado de la montaña o pared del cráter, concretamente, en el caso de un cráter, en el lado interno del borde ubicado directamente bajo el flujo del viento solar.