Las palomitas y la física

Todos hemos visto alguna vez cómo se hacen las palomitas de maíz: cómo saltan, el sonido que hacen, el olor que desprenden. Parece fácil: cualquiera sin muchos conocimientos puede hacerlas; sin embargo, como demuestran Emmanuel Virot y Alexandre Ponomarenko (Escuela Politécnica de la Universidad de Grenoble y Universidad Pierre y Marie Curie), el proceso, que dura solo unos 100 ms, incluye una asombrosa cantidad de física.

Aquí van algunos datos de las diversas fases de este proceso:
La corteza de un grano de maíz se quiebra a una temperatura de unos 180 °C, cuando el vapor de agua interno alcanza una presión crítica. Muchas plantas utilizan procesos similares para proyectar sus semillas de forma explosiva. En un grano de maíz, la fractura permite que se expandan adiabáticamente gránulos de almidón, transformándose en copos esponjosos que, como las piernas de un gimnasta, hacen que el grano de maíz empiece a dar volteretas. Con una energía cinética inicial de unos 20 μJ, un grano de maíz puede alcanzar una altura de un centímetro aproximadamente y rotar hasta 500°.

En cuanto al sonido característico de la explosión del maíz, lo sorprendente es que aparece después de que se haya roto la corteza. Una de las hipótesis de los investigadores es que las fracturas provocan reducciones rápidas de la presión, lo que da lugar a la excitación de modos acústicos dentro del grano.

Como vemos, algo tan cotidiano y tan sorprendente al mismo tiempo.
_____
Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/68/4/10.1063/PT.3.2758

El cometa de Rosetta tiene mucho deuterio

Los planetólogos han sospechado desde hace tiempo que los cometas y los asteroides trajeron agua y compuestos orgánicos a la Tierra durante una época conocida como el Bombardeo Intenso Tardío, cientos de millones de años después de que se formara el planeta. Pero la contribución de los cometas y su procedencia todavía son temas discutidos.

Para distinguir entre las diferentes posibilidades, un buen método es comparar la proporción entre el deuterio y el hidrógeno (D/H) del agua del mar con la que se encuentra en distintos conjuntos de cometas. En los aproximadamente doce cometas investigados hasta el momento, se piensa que las ratios D/H observadas representan los valores locales donde y cuando los componentes del cometa se condensaron.

Cometa 67P/Churiumov-Guerasimenko.
[Imagen original de ESA/Rosetta/NAVCAM,
CC BY-SA IGO 3.0 [CC BY-SA 3.0-igo], undefined]

La última medida isotópica procede de la sonda espacial Rosetta (de la Agencia Espacial Europea), que está ahora orbitando alrededor del cometa 67P/Churiumov-Guerasimenko, de 4 km de anchura. Utilizando el espectrómetro de masas de la Rosetta, Kathrin Altwegg (Universidad de Berna, Suiza) y sus compañeros han medido la relación D/H de la delgada atmósfera del cometa, siendo su valor tres veces el de la Tierra.

Este valor tan alto es un duro golpe contra la teoría de que los cometas del cinturón de Kuiper trajeron el agua a la Tierra, teoría que había sido reforzada hace tres años cuando el telescopio espacial Herschel descubrió un cometa (103P/Hartley 2) cuya relación D/H coincidía con la de la Tierra. A semejanza del Hartley 2, se piensa que el cometa Churiumov-Guerasimenko se originó en el cinturón de Kuiper, más allá de la órbita de Neptuno.

Altwegg y sus colaboradores especulan que la inconsistencia de estos valores podría reflejar orígenes distintos, a pesar de que ahora sean parte de la misma familia. La nueva medida apunta a los asteroides condríticos, cuyas ratios D/H son sistemáticamente más parecidas a las de la Tierra, como la fuente más probable de nuestros océanos. Seguiremos investigando...
_____
Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/68/2/10.1063/PT.3.2675

Un año en la vida del CO2 de la Tierra

Mediante un modelo informático de ultraalta resolución, los científicos de la NASA han podido echar un nuevo vistazo al modo en que viaja el dióxido de carbono por la atmósfera del planeta.

En la simulación se puede ver cómo el dióxido de carbono gira y se desplaza a medida que los vientos dispersan el gas invernadero lejos de sus fuentes. También se aprecian las diferencias entre los niveles de CO₂ en los hemisferios norte y sur; así como los marcados cambios en las concentraciones globales de dióxido de carbono a medida que el ciclo de crecimiento de las plantas y los árboles cambia con las estaciones.



El vídeo fue realizado mediante un modelo informático llamado GEOS-5, creado por científicos del Departamento de Modelado y Asimilación Global del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (NASA's Goddard Space Flight Center).

La visualización es producto de una simulación denominada Nature Run, que toma datos reales sobre las condiciones atmosféricas y la emisión de gases invernadero y de partículas atmosféricas tanto naturales como creadas por el hombre. Después se deja que el modelo corra por sí solo, simulando el comportamiento natural de la atmósfera terrestre.

Esta simulación recorre un año entero. Aunque los científicos del Goddard trabajaron con una versión "beta" del Nature Run durante varios años, lanzaron por primera vez a la comunidad científica esta versión actualizada y mejorada en otoño de 2014.
_____
Fuente:
http://svs.gsfc.nasa.gov/goto?11719 

Escudo contra las pirañas

Existe un pez en el Amazonas que ha desarrollado una defensa de múltiples capas contra la voraz piraña. Unos físicos de materiales de la Universidad de California en Berkeley, bajo la dirección de Robert Ritchie, han estado investigando tal pez. Mediante exámenes microscópicos y pruebas mecánicas han revelado los secretos del arapaima (paiche o pirarucú), uno de los peces de agua dulce más grandes del planeta.

Arapaima gigas, acuario del zoo de Colonia. [Foto: © Superbass / CC-BY-SA-3.0 (via Wikimedia Commons)].

Las escamas del arapaima tienen una cubierta exterior ultradura diseñada para provocar la fractura de los dientes en el punto de penetración. Además, las escamas tienen una forma ondulada que permite desviar la presión a una capa de colágeno más gruesa y más elástica que se halla debajo de las escamas.

El mismo colágeno está dispuesto en capas retorcidas que solapan entre sí. Estas finas capas se  llaman lamellae y tienen un grosor de unos 50 nanómetros. Son capaces de deslizarse ligeramente en respuesta a un mordisco, haciendo que la presión se extienda sobre un área mayor.

Este tipo de escamas pueden considerarse un ejemplo de la evolución de un material biológico destinado a una función particular. Están ahí para resistir concretamente el mordisco de las pirañas a través de múltiples niveles de defensa.

El arapaima (Arapaima gigas) es un carnívoro gigante, llegando a alcanzar hasta cuatro metros de longitud y un peso de más de 200 kilos. Su mayor amenaza la tiene en el hombre, que empezó a cazarlo en grandes cantidades para comerlo durante el siglo XIX. Actualmente, su población está significativamente reducida, pero aún resiste.
_____
Fuente:
http://phys.org/news/2013-10-amazon-fish-super-shield-piranhas.html

Interacciones entre ondas solitarias

Desde que en 1834 John Scott Russell describió por primera vez una gran ola solitaria de forma constante que se propagaba por un canal escocés, tales olas (u ondas) han sido el objeto de numerosos estudios en ámbitos tan diversos como la oceanografía, la óptica, la cosmología, la física de los plasmas e incluso la biofísica.

Se las llama solitones y son ondas no lineales por naturaleza, con velocidades que dependen de la amplitud. Cuando chocan en una dimensión, pueden rebotar entre sí o la más rápida salta sobre la más lenta. En dos dimensiones, pueden ocurrir interacciones más complejas todavía.

Mark Ablowitz y Douglas Baldwin, de la Universidad de Colorado en Boulder, han observado con sorprendente frecuencia diversas interacciones no lineales entre múltiples olas solitarias en dos playas planas. Los dos matemáticos descubrieron que las interacciones normalmente ocurren, aunque brevemente, en aguas poco profundas en el intervalo de dos horas durante la marea baja; tienden a suceder en grupos; y son extraordinariamente resistentes a cambios en la profundidad, perturbaciones debidas al viento o incluso a las rupturas.

Las diversas estructuras de las olas se pueden reproducir usando una ecuación de ondas no lineal en dos dimensiones. La misma ecuación sirve para aproximar la propagación de los tsunamis y los investigadores advierten que interacciones no lineales similares podrían amplificar notablemente el poder destructivo de un tsunami.

Y tú, ¿has visto alguna vez una de estas olas solitarias? Echa un vistazo a este vídeo para descubrirlo. (Vídeo de YouTube sobre interacciones de tipo Y grabado por Mark J. Ablowitz en Nuevo Vallarta, Mexico y editado junto a Douglas E. Baldwin.)

_____
Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/65/11/10.1063/PT.3.1777

Científicos muy preocupados por el medio ambiente

Algunos de estos científicos y ciudadanos están tan preocupados por el medio ambiente que han decidido crear una asociación para abordar los temas relacionados con ello: la Unión de Científicos Preocupados (UCS, por sus siglas en inglés^[1]). Se trata de una organización sin ánimo de lucro que busca soluciones para los problemas medioambientales. Y uno de ellos está relacionado con la forma de obtener la energía que tanto apreciamos.

Foto: janie.hernandez55/Flickr/CC

Hay mucha gente que piensa que las opciones energéticas que tomamos tienen implicaciones directas o indirectas sobre nuestra salud, nuestros trabajos, el medio ambiente, etc. Energía limpia, energía verde, energía nuclear, energía X, ... ¿Cuál elegirías tú si pudieras?

En general, la meta de la UCS es utilizar la ciencia (de forma rigurosa e independiente) para resolver los problemas más urgentes de nuestro planeta. Combinando análisis técnicos y apoyos sociales, tratan de buscar soluciones innovadoras y prácticas para lograr un futuro sano, seguro y sostenible. Puedes echar un vistazo a su página web para saber más de ellos: información sobre los problemas actuales, posibilidades, qué se puede hacer.

Union of Concerned Scientists (Facebook)

http://www.ucsusa.org/clean_energy/

_____
Fuente:
http://www.facebook.com/worldscientific

1. ^{^} Union of Concerned Scientists.