miércoles, 30 de agosto de 2017

La misión Cassini llega su fin

La misión internacional Cassini, un proyecto de colaboración entre la NASA, Agencia Espacial Europea y la Italiana ASI, empezará su fin cuando se sumerja en Saturno con el propósito de explorar el planeta como no se ha hecho hasta el momento.
Créditos: NASA.

Cuando concluya su quinta inmersión, la sonda iniciará su inmersión en Saturno con el fin de obtener datos directos para su análisis posterior. Introducirse en el planeta permitirá recabar información de la atmósfera, el magnetismo y el comportamiento de sus auroras.

Fue hace veinte años cuando la Sonda despegó de Cabo Cañaveral; 3,500 millones de kilómetros y trece años después su desenlace esta cerca. Será el 15 de septiembre cuando descienda para tener una colisión en el planeta y evitando con ella contaminar un satélite que sea capaz de albergar vida.

La misión hasta ahora ha revelado la dinámica caótica de sus anillos, descubrió geiserés en la Luna Encelado y retrato tormentas. Su análisis del clima permitió comprender que las estaciones duran la mitad de un año en Saturno y que pasa del equinoccio al solsticio cambiando su patrón climático. Su estudio nos ha acercado más a los gigantes de gas, un camino que continuará la sonda Juno en Júpiter.

Cassini también hizo historia cuando lanzó la sonda de Huygens, que se convirtió en la primera nave en el Sistema Solar exterior. Después de una audaz descenso de dos horas y media a la superficie de la luna de Titán en 2005, Huygens envió instantáneas de una planicie congelada llena de rocas. Las herramientas de cartografía de Cassini reveló más tarde que Titán era un mundo lleno de lagos y ríos de hidrocarburos, reabastecidos por el metano y la lluvia de etano.

Las mayores sorpresas de Cassini surgieron al estudiar algunas de las más de 60 lunas de Saturno, planteando tantas preguntas como contestó.

Sus lunas

Una mirada a las lunas más pequeñas del planeta - nunca antes vistas de cerca - descubrió una panoplia de formas extrañas. Hyperion se asemeja a una esponja, y Pan se ha comparado con un pedazo de raviolis del espacio. Pandora cuenta con un enorme cráter de impacto, una cicatriz de una colisión hace mucho tiempo.

Pero las observaciones más asombrosas fueron de Titán y Encelado. En Titán, la luna más grande de Saturno, Cassini descubrió un mundo con química compleja similar a la de la Tierra antes de que surgiera la vida. En los 72 minutos que Huygens sobrevivió en la superficie de Titán, se obtuvieron imágenes de un paisaje con rocas congeladas y cubierto en una niebla anaranjada. Desde arriba, Cassini mapeó la luna usando su radar y otros instrumentos, revelando enormes dunas de hielo de agua cubiertas con un esmalte de hidrocarburos, que serpentean durante cientos de kilómetros en bandas onduladas cerca del ecuador. El metano líquido y el etano llueven, formando ríos y lagos de hidrocarburos. Cassini capturó imágenes de la luz del sol reflejándose en estos cuerpos de líquido e incluso utilizó el radar para trazar sus fondos, esbozando las profundidades a través de las cuales podría deslizarse un sumergible de una misión futura.

Incluso después de todo eso, Encelado robó el espectáculo. Se creía que era inerte antes de que Cassini llegara, cuando se supo que la luna arroja hielo y vapor de agua. Impulsados ​​por el tirón gravitatorio de Saturno, los géiseres sacan 200 kilogramos de material salado y orgánico cada segundo.

Los científicos de la Cassini se sorprendieron al descubrir que este material contiene pequeñas partículas de sílice, que pueden estar formadas por la interacción del agua y la roca en las vías hidrotermales profundas dentro de Encelado. En la Tierra, los respiraderos de aguas profundas similares son el hogar de microbios que se desarrollan fuera de la energía química, lejos de la luz solar - y por lo tanto Enceladus ha saltado a la parte superior de la lista de lugares para buscar microbios extraterrestres. Los científicos planetarios ya están planeando misiones de retorno para volar a través de las plumas de Encelado y olfatear por indicios de vida.

Los anillos siempre cambiantes


Los anillos de Saturno - la característica más icónica del planeta - están poblados por miles de millones de partículas heladas. De lejos, los anillos parecen fijos y perfectamente esculpidos, pero Cassini reveló algunos de los procesos que los forman, y mostró lo dinámicos que realmente son. Anillo características forma, cambiar de forma y desaparecer - a veces en cuestión de horas.

Cassini descubrió cómo las fuerzas gravitatorias de las lunas más pequeñas de Saturno pueden ayudar a guiar las partículas del anillo en bandas bellamente elaboradas. Por ejemplo, el pequeño Pan, a sólo 28 kilómetros de ancho, ha despejado un ancho camino a través de los anillos. Las bandas oscuras y brillantes en los anillos de cada lado de este espacio reflejan la atracción de la gravedad de Pan. Las imágenes tomadas durante los años revelaron cómo algunas de las lunas de Saturno modelan y esculpen continuamente sus anillos - un fenómeno que no era totalmente aparente hasta que Cassini analizo los anillos-.

Pero las lunas no son pastores perfectos. En el anillo F de Saturno, una banda estrecha a lo largo del borde exterior de los anillos principales, Cassini encontró aerosoles efímeros de material llamado mini-jets. El tirón gravitacional de la luna cercana Prometheus probablemente hace que las partículas de hielo en el anillo se agrupen como bolas de nieve.

Esos objetos más grandes golpean hacia fuera, detrás de las partículas detrás de ellos como un velo polvoriento que puede llegar hasta los 180 kilómetros de largo, estropeando anillos por demás perfectos.

Los cambios dramáticos también pueden jugar a grandes escalas. Alrededor del equinoccio de Saturno, cuando la luz del sol caía en una inclinación escarpada a través de los anillos, Cassini observó rasgos similares a los rayos que giran con los anillos como el patrón en una rueda de bicicleta. Estos rayos, que pueden ser grandes rayas de partículas cargadas electrostáticamente que se desplazan justo por encima y por debajo de los anillos, pueden formarse y desaparecer en el transcurso de unas pocas horas.

Las características son parecidas a un rayo que parece estar hecho de partículas cargadas que giran alrededor del planeta.

Profundidad de la atmósfera


Con el sistema de anillo magnífico de Saturno que distrae el ojo, los patrones que giran pasan desapercibidos. Cassini cambió esto observando cómo las tormentas rocian la atmósfera de Saturno a lo largo de muchos años terrestres, proporcionando profundas percepciones sobre las corrientes que conforman la atmósfera del planeta.

A finales de 2010, la nave espacial estuvo en primera fila cuando una tormenta que se convirtió en una enorme nube blanca que giraba por más de 10,000 kilómetros de diámetro. La tormenta se agitaba desde el fondo de la atmósfera hasta sus capas superiores, y en los meses siguientes, abarcó el hemisferio norte hasta que la "cabeza" de la tormenta se estrelló contra su cola. Tormentas similares aparecen cada dos o tres décadas, una tasa que es probablemente controlada por la cantidad de vapor de agua en la atmósfera. Otros planetas del Sistema Solar, como Júpiter, tienen tormentas masivas pero no rodean el planeta.

Cassini también probó una característica única en forma de hexágono, con 30,000 kilómetros de diámetro, en el polo norte de Saturno. Confinado por los vientos que fluyen a más de 300 kilómetros por hora, el hexágono es el hogar de vórtices más pequeños como el huracán que giran dentro de él. Curiosamente, Saturno no tiene tal característica en su polo sur.

Incluso el interior de Saturno se enfocó mejor gracias a la misión. El planeta tiene un campo magnético fuerte y complejo, generado por el líquido que se agita profundamente dentro de él. Las auroras brillantes que brillan alrededor de los polos de Saturno sirvieron como postes guía al ayudar a revelar los patrones y la intensidad de sus campos magnéticos polares.

Algunos misterios fundamentales permanecen. Los científicos de la misión todavía están trabajando para determinar cuánto tiempo es un día de Saturno. Debido a que el planeta no tiene superficie sólida, los investigadores no pueden rastrear una característica fija para medir su tasa de rotación. En cambio, han intentado medir su verdadera velocidad de giro observando las poderosas emisiones de radio rotativas del planeta, las cuales deberían reflejar el movimiento del campo magnético proveniente de las profundidades interiores. Pero Cassini encontró que estas emisiones eran más intrincadas de lo esperado, lo que complica los esfuerzos para utilizarlas para entender la tasa de rotación. Más información detallada sobre el campo magnético puede venir durante esta fase final de la misión.

Aunque la misión llegará a su fin pronto, dejará una gran cantidad de información para futuros estudios.

domingo, 27 de agosto de 2017

La civilización mesopotámica tuvo su apogeo hace aproximadamente 4,000 años, con ciudades avanzadas en toda la región conocida hoy como Irak. Eran especialmente brillantes con las matemáticas, concibieron la idea del cero, así como el sistema de números con base 60 que todavía utilizamos hoy para describir el tiempo (por ejemplo 60 minutos forman una hora). Ahora un reciente descubrimiento muestra que inventaron la trigonometría, casi 1,000 años antes de que naciera Pitágoras.

Matemáticos de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Daniel Mansfield y Norman Wildberger, descubrieron al realizar un análisis de una antigua tableta cuneiforme llamada Plimpton 322, la cual fue escrita entre 1822-1762 aNE en la ciudad de Larsa. Su descubrimiento publicado en Historia Mathematica muestra como está contiene cuatro columnas y 15 filas de números siguiendo el sistema sexagesimal. Las cifras que en la tablilla aparecen muestran una secuencia de quince triángulos rectángulares.
La tableta de 3,700 años conocida como Plimpton 322 resultó ser una tabla trigonométrica, expresa proporciones de las longitudes de los lados de los triángulos, en vez de ángulos. Créditos: Universidad de Nueva Gales del Sur.

Lo que dificultaba entender esto antes era la completa falta de familiaridad del sistema trigonométrico de los babilonios. Utilizamos el sistema griego, el cual describe triángulos usando ángulos que se derivan de poner el triángulo dentro de un círculo. Los babilonios, en cambio, utilizaron relaciones de las longitudes del triángulo para determinar su forma. Lo hicieron poniendo el triángulo dentro de un rectángulo y añadiendo las relaciones de seno coseno y tangente, que son la clave de la trigonometría de hoy.

Ternas pitagóricas


La tablilla muestra ternas pitagóricas, relaciones de tres números (x,y,z))donde se cumple la condición de x2 + y2 = z2, por ejemplo 32 + 42 = 52 aunque con valores a partir de 119, 120 y 169.

La información sobre estas relaciones se dividen en tres columnas de números exactos. Además su trigonometría no parte de angulos por lo que su comprensión es más sencilla al no recurrir por ejemplo a números irracionales.

Además hay muchas ventajas para el sistema babilonio de trigonometría, puesto que el sistema de números base 60, o sexagesimal, es mucho más preciso que el sistema decimal al que estamos acostumbrados. Eso es porque no hay aproximaciones en la trigonometría babilónica. La base 60 permite a los matemáticos hacer más con números enteros. Por supuesto hay un montón de desventajas con un sistema sin números imaginarios y decimales. Pero es perfecto para lo que los babilonios estaban haciendo: la construcción de grandes edificios, el cálculo de la pendiente y la medición de las tierras para uso agrícola.

Nadie está seguro de porqué el sistema de trigonometría de Babilonia se extinguió, a pesar de que conservamos el conocimiento de cero y el sistema de base 60, aunque su descubrimiento tiene posibles aplicaciones en topografía, gráficos por computadora y la educación. Es un recordatorio de que los avances intelectuales pueden ser olvidados durante siglos, sólo para reaparecer en una nueva forma.

Referencia:

sábado, 19 de agosto de 2017

Cómo disfrutar el eclipse sin dañar la vista

El próximo 21 de agosto podremos ver un eclipse solar que ofrecerá una peculiar -aunque breve- vista cuando el sol desaparezca detrás de la luna, reemplazando un brillante cielo de verano con oscuridad.

¿Está bien observar directamente? La respuesta es no, al menos no sin la protección adecuada. Es peligroso mirarlo a simple vista o con un teléfono inteligente, binoculares o un telescopio. Mirar al sol, no importa qué pequeño se vea o cuánto tiempo lo mire, puede provocar daños temporales, y a veces permanentes, a la visión.
Créditos: Erik Drost/Flickr.

Lentes de sol corrientes y lentes de cámara o telescopio no protegen sus ojos. Los espectadores deben utilizar gafas diseñadas especialmente para este tipo de eventos, que pueden bloquear los rayos nocivos del sol.

Gafas con designación "ISO 12312-2", indica que el producto cumple con estándares internacionales de seguridad.

¿Cuándo debo ocupar lentes o filtros?


El momento de totalidad es el período en que la cara del sol está totalmente cubierta por la luna y el cielo es el más oscuro. El eclipse parcial es cuando la cara del sol está sólo parcialmente cubierta.

Sólo durante la totalidad o eclipse total -que dura menos de tres minutos- se pueden quitar las gafas especiales con filtros solares. Aunque para la mayoría de las personas, lo mejor sería mantener los lentes puestos.

En aquellos lugares donde hay eclipse parcial, no hay tiempo seguro para quitarse las gafas de protección.

¿Porqué hay que protegerse del sol?

Nuestros ojos están condicionados únicamente para manejar las condiciones típicas de la luz del día. Las células de la retina -la parte posterior del ojo- están acostumbradas a niveles de luz más consistentes de luz ambientales como estando los que se mantienen al estar en casa o la calle, pero no mirando directamente al sol.

Mirar directamente al sol sin filtros solares adecuados puede significar un problema rápidamente. Las longitudes de onda de luz específicas dentro de los poderosos rayos solares pueden dañar las células de la retina que están en la fóvea, un pequeño hoyo en la retina central que facilita la visión de alta agudeza para la lectura, reconocimiento facial y conducción.

Ese daño puede causar un ‘agujero’ parcial en la retina u otros cambios en una condición llamada retinopatía solar. Dependiendo de la duración y la extensión de la exposición, los resultados pueden variar. Tener visión borrosa o ver manchas podrían ser daños pasajeros. En otros casos, los daños podrían ser permanentes: la visión nunca más volvería a ser normal.

Aunque la mayoría de la gente sabe que no debe mirar directamente al sol, el próximo eclipse solar es un evento raro que inspirará a muchos a levantar la mirada hacia el cielo.

sábado, 5 de agosto de 2017

La técnica CRISPR nos lleva a nuevos límites científicos y éticos

CRISPR corrige genes en embriones humanos

Un equipo internacional de investigadores ha utilizado la edición de genes CRISPR-Cas9, una técnica que permite a los científicos realizar cambios precisos en los genomas con relativa facilidad para corregir una mutación causante de enfermedades en docenas de embriones humanos viables. El estudio representa una mejora significativa en la eficiencia y precisión de los esfuerzos anteriores.
Créditos: Be Celicious/Flickr.

Los investigadores se enfocaron en la mutación de un gen llamado MYBPC3 . Tales mutaciones hacen que el músculo del corazón se altere -una condición conocida como cardiomiopatía hipertrófica-, que es la principal causa de muerte súbita en los atletas jóvenes. La mutación es dominante, lo que significa que un niño necesita heredar sólo una copia del gen mutado para experimentar sus efectos.


El equipo también abordó dos obstáculos de seguridad que habían enturbiado las discusiones sobre la aplicación de CRISPR-Cas9 a la terapia génica en seres humanos: el riesgo de hacer cambios genéticos adicionales, no deseados (llamados mutaciones fuera de destino) y el riesgo de generar mosaicos. Un embrión contiene diferentes secuencias genéticas. Los investigadores dicen que no encontraron evidencia de cambios genéticos fuera del objetivo, y generaron solo un mosaico en un experimento con 58 embriones.

La investigación genética en embriones humanos gana impulso

Varios equipos en China ya han usado CRISPR-Cas9 para alterar genes relacionados con enfermedades en embriones humanos. También se está trabajando en Suecia y el Reino Unido para utilizar la técnica y estudiar las primeras etapas del desarrollo del embrión humano. Esa investigación está dirigida hacia la comprensión básica de la biología reproductiva y del desarrollo, así como comprender algunas de las causas de los primeros abortos espontáneos.

La investigación publicada en Nature, fue conducida en los Estados Unidos y dirigida por Shoukhrat Mitalipov, especialista en biología reproductiva de la Universidad de Oregon en San Francisco. Estados Unidos no permite que el dinero federal se utilice para la investigación con embriones humanos, pero el trabajo no es ilegal si es financiado con inversión privada.

En febrero, un influyente informe de la Academia Nacional de Ciencias, Ingeniería y Medicina de los Estados Unidos concluyó que se debería permitir a científicos la edición de genes en embriones humanos para la investigación. El informe también agregaba que, en última instancia, puede ser aceptable utilizar la técnica para alterar los embriones destinados al implante, si el objetivo era tratar una enfermedad devastadora y si no había otras alternativas razonables.

Medidas de seguridad


El equipo de Mitalipov tomó varias medidas para mejorar la seguridad de la técnica. El sistema CRISPR requiere una enzima llamada Cas9, que corta el gen dirigido por una molécula guía de ARN. Por lo general, los investigadores que deseen editar un genoma insertarán el ADN que codifica los componentes CRISPR en las células y luego se basarán en la maquinaria de las células para generar las proteínas y el ARN necesarios. Pero el equipo de Mitalipov inyectó en su lugar la proteína Cas9, unida a su guía ARN , directamente en las células.

Debido a que la proteína Cas9 se degrada más rápidamente que el ADN que la codifica, la enzima se queda con menos tiempo para cortar el ADN. Aún así, la tasa de error CRISPR-Cas9 puede variar dependiendo de qué secuencia de ADN se está dirigiendo. Se predijo que la mutación MYBPC3, en particular, podría anularse de forma efectiva.

El hecho de que el equipo no encontró cambios fuera del objetivo no significa que los cambios no están ahí, por lo que estos investigadores tendrán que hacer mucho más trabajo si quieren definir con certeza los efectos.

Mosaicos minimizados


Los investigadores también intentaron reducir el riesgo de mosaicos inyectando los componentes de CRISPR-Cas9 en el óvulo al mismo tiempo que inyectaron espermatozoides para fertilizarlo. Esto fue más temprano que los experimentos anteriores de edición de embriones humanos habían hecho y los estudios en embriones de ratón han demostrado que la técnica puede eliminar los mosaicos cuando el genoma del padre es el objetivo.

El experimento el grupo de Mitalipov fue realizado en 58 embriones humanos fertilizados con espermatozoides que portaba la mutación MYBPC3, 42 fueron editados con éxito para contener dos copias normales del gen MYBPC3. Sólo uno tuvo un mosaico. En comparación, el equipo encontró que 13 de 54 embriones tratados poseían mosaicos cuando se inyectó la maquinaria CRISPR-Cas9 18 horas después de la fecundación.

La baja tasa de mosaicos y la inusualmente alta eficiencia de la edición de genes hacen que el estudio destaque. Se necesitan pruebas adicionales para demostrar que la baja tasa de mosaicos es válida para otros objetivos de edición de genes, pero por ahora, es un gran paso en esa dirección.

Lanner también está editando genes en embriones humanos, como una forma de aprender más acerca de la biología del desarrollo humano. Pero señala que en Suecia, sería ilegal crear embriones sólo por razones de investigación. En su lugar, debe usar embriones sobrantes de las clínicas de fertilidad (creados con óvulos ya fertilizados), por lo que el tipo que el equipo de Mitalipov hizo - en el que se introduce la maquinaria CRISPR-Cas9 al mismo tiempo que el esperma - este fuera de alcance.

Aún no hay "diseños de bebes"


La eficacia de la edición de genes en el documento de Nature es emocionante, dice el biólogo de células madre George Daley del Hospital de niños de Boston en Massachusetts. "Se pone en juego el hecho de que esta tecnología es probable que sea operativa", dice. "Pero todavía es muy prematuro".

Daley se preocupa de que el éxito podría motivar a probar la técnica antes de que se haya probado completamente. Señala una técnica experimental llamada terapia de reemplazo mitocondrial, que pretende tratar a los embriones para un trastorno que deshabilita las estructuras de células generadoras de energía llamadas mitocondrias. En septiembre pasado, se informó que un médico había realizado la técnica en una clínica de fertilidad en México, a pesar de que muchos expertos creían que aún no estaba listo para la práctica clínica. Desde entonces, los informes que informan de su uso han comenzado a aparecer.

El biólogo del desarrollo Robin Lovell-Badge del Instituto Francis Crick de Londres comparte esas preocupaciones. Pero sus preocupaciones giran en torno a los "bebés de diseño" -niños que han sido mejorados genéticamente, en lugar de simplemente corregir las mutaciones causantes de la enfermedad- pueden ser aliviados un poco por el nuevo documento. En sus experimentos, el equipo de Mitalipov proporcionó una hebra de ADN para servir como plantilla para reescribir la mutación causante de la enfermedad. Pero, sorprendentemente, los embriones no usaron la plantilla que los investigadores proporcionaron. En cambio, los embriones usaron el ADN de la madre como guía para reparar la mutación MYBPC3 llevada por el esperma del padre.

"Esto no es un paso claro hacia un bebé de diseño", dice Lovell-Badge. "Esto sugiere que no se puede agregar nada que no esta ahí".

Referencia:

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