“Con el IceCube vemos las estrellas no en luz sino en neutrinos”

El físico teórico estadounidense dirige un detector de una megatonelada de hielo ultrapuro ubicado a 800 metros del polo Sur

 

 

Francis Halzen dirige el más extraño telescopio que uno casi pueda imaginar: es un kilómetro cúbico de hielo ultrapuro de la Antártida, a 800 metros de distancia del mismísimo polo Sur. En el hielo profundo están atrapadas 86 líneas de un kilómetro de largo, con 60 sensores de luz cada una, como cuentas de un collar, y forman un enorme y único detector de neutrinos. Se llama IceCube y fue idea de este físico teórico que empujó el proyecto desde el inicio y que es plenamente operativo desde hace un año y medio. “El IceCube es como un ojo con el que puedes ver las estrellas en neutrinos, en lugar de verlas en luz”, explica este científico de la Universidad de Wisconsin, en Madison (EE UU).

“Los astrónomos, cuando miran el cielo en diferentes colores de luz ven cosas distintas, y este telescopio de neutrinos toma imágenes del cielo que nunca se han tomado antes”, añade. Halzen, estadounidense de 68 años, impartió ayer una conferencia en Madrid, en la Fundación BBVA sobre esa insólita cacería de neutrinos cósmicos, procedentes de fuentes lejanas desconocidas, con el telescopio de hielo ubicado en uno de los lugares más inhóspitos del planeta.

Pregunta. ¿Cómo funciona el IceCube?

Respuesta. Los neutrinos apenas interactúan con la materia, pero de vez en cuando uno choca con un átomo y provoca una especie de explosión nuclear que produce partículas cargadas, que viajan por el hielo transparente, emitiendo luz azul, y eso es lo que vemos con los sensores.

P. ¿Por qué en el polo Sur?

R. Es que allí mismo hay una estación científica, la Amundsen-Scott, de Fundación Americana para la Ciencia, con instalaciones, laboratorios y residencia. El IceCube fue una idea loca: se trataba de construir un detector de un kilómetro cúbico de material con cuyos átomos interaccionasen de vez en cuando los neutrinos y pensamos en agua, pero luego surgió la idea del hielo. Necesitábamos una capa helada de tres kilómetros: uno y medio de profundidad hasta el detector, que mide un kilómetro, y otros 500 metros debajo, hasta la roca. Ese hielo en el polo Sur es nieve compactada de hace 100.000 años, y es totalmente transparente, la luz viaja por él cientos de metros.

P. ¿Cómo se construyó?

R. Hubo que hacer 86 perforaciones de 2,5 kilómetros de profundidad fundiendo el agua y en el último kilómetro de cada una, con el agua líquida, se colocaba una fila de 60 sensores de luz que se quedaban atrapados inmediatamente, en cuando se congelaba de nuevo el agua. En total, el kilómetro cúbico es una gigatonelada de hielo.

P. ¿Cuánto ha costado?

“Fue una idea loca, necesitábamos una capa helada de tres kilómetros”

R. Unos cien millones de dólares [77 millones de euros] en diez años: 60 millones de detector y 40 de infraestructuras, construcción y personal. Es mucho más barato que un detector del CERN. En cuanto a gente, somos unos 300, incluido un centenar en Wisconsin, donde se desarrolló y construyó detector. En el proyecto participan expertos de 38 universidades y laboratorios de una decena de países.

P. ¿Qué fue más difícil: convencer a los políticos para que dieran luz verde al proyecto y el dinero, o construir el IceCube?

R. Mucho más difícil ha sido construirlo, aunque no fue fácil convencer a los políticos. A veces en ciencia se tiene demasiado miedo a hacer cosas arriesgadas y eso no es bueno.

P. Hay otros detectores de neutrinos en el mundo. ¿Por qué este es especial?

R. Porque es mucho más grande, y cuanto más grande, más neutrinos detectas. Otros telescopios se centran más en obtener muchos detalles de los neutrinos que ven, pero nosotros lo que queremos es ver más cantidad.

“Hubo que hacer 86 perforaciones  y costó 77 millones de euros”

P. ¿Y cual es su objetivo?

R. Queremos ver neutrinos procedentes de fuentes lejanas en el universo y captamos solo dos o tres de estas partículas por año, así que si lo hubiéramos hecho diez veces más pequeño, tardaríamos mil años en captar un solo neutrino de este tipo.

P. ¿Qué neutrinos son esos?

R. Sabemos que hay fuentes en el universo que producen partículas muy energéticas, rayos cósmicos que emiten neutrinos, pero nadie sabe qué los origina. Nuestro objetivo número uno es dar con las fuentes de esos rayos cósmicos a través de los neutrinos. Claro que nos interesa mucho también todo lo que sea inesperado. Pero tenga en cuenta que los rayos cósmicos se descubrieron hace ahora cien años y que conocemos muchos detalles de ellos, excepto su origen. En IceCube Tenemos ya un par de detecciones que pueden ser estos neutrinos cósmicos.

“No fue fácil convencer a los políticos. Hay miedo a arriesgarse”

P. Se produjeron neutrinos también en el Big Bang.

R. Sí, sin duda, pero no sabemos cómo captarlos. Está más allá de nuestras posibilidades actuales porque tienen una energía demasiado baja y malamente interaccionan con nada.

P. Los que ve el IceCube son, entonces, muy energéticos.

R. Si. Imagínese que la energía del acelerador LHC, junto a Ginebra, es 7 de teraelectronvoltios (TeV) y puede producir neutrinos de 5 TeV. Pues bien, nosotros captamos neutrinos de miles de TeV de energía, que no sabemos de dónde vienen.

P. ¿Los neutrinos que interactúan con el hielo de la Antártida vienen de todas las direcciones, incluso atravesando la Tierra desde el polo Norte?

R. Sí, los captamos desde todas las orientaciones.

“No he estado en la Antártida. Soy el jefe y tengo que dar ejemplo”

P. ¿Ha estado usted en la Antártida?

R. No, lo más cerca que he estado es Nueva Zelanda, desde donde se hace la logística. En la base Amundsen-Scott hay varios grandes proyectos en marcha y la cantidad de gente que se puede movilizar es limitada.

P. ¿Y el jefe no es imprescindible allí mismo?

R. No. Y yo tengo que dar ejemplo, porque todo el mundo quiere ir a la Antártida. La construcción estaba organizada como un ballet, todo sincronizado, de manera que uno lleva los equipos, hace su trabajo y se va. Podíamos tener como máximo en el polo Sur 50 personas, de ellas 40 para hacer las perforaciones, y solo se podía trabajar en diciembre y enero, porque el resto del año hace allí demasiado frío.

P. ¿Cuánta gente está en la Antártida ahora, para la operación del IceCube?

R. Solo dos personas para vigilar los ordenadores, los equipos... Los datos van del detector a la base, donde un centro de computación hace el primer análisis y los datos interesantes se envían vía satélite a la Universidad de Wisconsin, donde se analizan. Por cierto, una de las dos personas que están allí ahora acabando el turno es un físico español, Carlos Pobes, de la Universidad de Zaragoza.

Descubierta en el Universo una reserva de agua para llenar los océanos unas 2.000 veces

Este descubrimiento forma parte de una nube de gas y polvo que acabará creando una nueva estrella similar al Sol

La imagen muestra un primer plano del L1544 con el espectro agua visto por el telescopio espacial Herschel, tomada desde el centro del núcleo pre-estelar www.sci.esa.int

El telescopio espacial Herschel, de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha descubierto en el Universo el vapor de agua suficiente para llenar los océanos de la Tierra unas 2.000 veces.

Esta gran reserva de agua forma parte de una nube de gas y polvo que acabará creando una nueva estrella similar al Sol

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Hasta ahora, según indica la ESA, se había encontrado agua fuera del Sistema Solar, en diminutos granos de polvo cerca de lugares activos de formación estelar y en los discos proto-planetarios capaces de formar sistemas planetarios extraterrestres.

 Sin embargo, la de Herschel se trata de la primera detección de vapor en una nube molecular al borde de la formación de estrellas.

 La autora principal del trabajo, publicado en Astrophysical Journal Letters, Paola Caselli, ha señalado que "para producir esa cantidad de vapor debe haber una gran cantidad de hielo de agua en la nube".

Exactamente "por valor de más de tres millones de océanos de la Tierra congelados", ha apuntado Caselli ha señalado que, "antes de estas observaciones, se creía que toda el agua se congeló en granos de polvo porque el Universo era demasiado frío para estar en la fase de gas, así que no podía medir".

"Ahora tendrán que revisar esta teoría en esta región densa y, en particular, la importancia de los rayos cósmicos para mantener una cierta cantidad de vapor de agua", ha indicado.

Las observaciones también revelaron que las moléculas de agua están fluyendo hacia el corazón de la nube donde, probablemente, una nueva estrella acabará formándose.

"Estos indica que el colapso gravitacional acaba de empezar", ha explicado la investigadora. Según Caselli, el vapor de agua detectado en la nube, bautizada como L1544, entrará en la formación de la estrella, pero no todo.

Otra parte se incorporarán en el disco circundante, proporcionando un depósito de agua rica para alimentar a potenciales nuevos planetas.

"Gracias a Herschel, ahora se puede seguir 'el camino del agua' de una nube molecular en el medio interestelar, a través del proceso de formación de estrellas, a un planeta parecido a la Tierra en donde el agua es un ingrediente esencial para la vida" ha apuntado el científico jefe del proyecto Herschel, Göran Pilbratt.

El ámbar congela el ataque de una araña a un mosquito durante 100 millones de años

Un grupo de investigadores afirma que este es el primer fósil hallado de estas características

Un grupo de investigadores han descubierto lo que ellos dicen es el único fósil descubierto del ataque de una araña a su presa atrapada en su telaraña, una instantánea de 100 millones de años de antigüedad, según publica la Universidad de Oregón.

Los extraordinariamente raros fósiles se encuentran en un trozo de ámbar que conserva este acto congelado en el tiempo con gran detalle, una acción que ocurrió en el Valle de Hukawng de Myanmar en el Cretácico Temprano entre 97-110 millones de años atrás, casi con toda seguridad con los dinosaurios vagando cerca.

Se confirma la existencia de una nueva

 especie humana, «hermana» de los

neandertales

El investigador Svante Pääbo ha logrado secuenciar el genoma del homínido de Denisova, la misteriosa especie encontrada en 2010 en Siberia y de la que sólo nos ha llegado el fragmento de un dedo infantil y dos piezas dentales.

En marzo de 2010, un extraño fósil salió por primera vez a la luz pública. Encontrado dos años antes en la remota cueva siberiana de Denisova, en los montes Altai, se trataba de un fragmento del dedo meñique de una niña (o de un niño) de unos siete años de edad que habitó en esa región hace más de 50.000 años. En el mismo lugar se encontraron también varios artefactos y herramientas y, algo más tarde, dos piezas dentales. 

Los restos eran demasiado escasos como para determinar, por su morfología, la especie humana a la que pertenecían. Así que terminaron en Leizpig (Alemania), en manos de Svante Pääbo, director del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva y uno de los mayores expertos mundiales en ADN fósil. 

Pääbo, el investigador que logró secuenciar el genoma del hombre de Neandertal, consiguió extraer del hueso del dedo varias muestras de ADN mitocondrial, un material genético que no se encuentra en el núcleo de las células, sino repartido en diversos orgánulos (mitocondrias) del citoplasma celular y que sólo se transmite de madres a hijas. Por eso bautizó el fósil como "Mujer X". 

Un nuevo grupo humano 

Los resultados del análisis genético del homínido de Denisova supusieron una sorpresa mayúscula para los investigadores. De hecho, su ADN mitocondrial no coincidía con el de los neandertales, como se suponía en un principio, y tampoco con el de los hombres modernos, nuestra propia especie. Por el contrario, las diferencias genéticas eran suficientemente profundas como para pensar en un grupo completamente nuevo. 

De inmediato, Pääbo y su equipo empezaron a trabajar para obtener, y secuenciar, ADN nuclear del pequeño dedo infantil. Un material imprescindible para confirmar (o desmentir) el "mensaje" sugerido por el ADN mitocondrial del fósil. Hoy, en un artículo que publica la revista Science, el misterio se desvela por fin. Y se confirma lo que los científicos sospechaban: la "mujer X" perteneció a una especie humana desconocida hasta ahora. 

Una especie que hunde sus raíces en la noche de los tiempos y que está muy emparentada con los neandertales, con los que comparte un ancestro común. «La secuenciación genética muestra que los neandertales y los denisovanos son grupos hermanos, que se separaron de una población ancestral común después de escindirse de los humanos modernos», explicó David Reich, otro de los científicos implicados en la investigación. 

Para obtener el ADN del núcleo de las células, Pääbo utilizó método basado en el que le permitió secuenciar el genoma del hombre de Neandertal. Los investigadores consiguieron así una secuencia genética muy detallada y que es comparable a la que se puede obtener para el estudio del genoma humano moderno. 

«Ésta ha sido la primera vez que se ha descubierto y definido un nuevo grupo de humanos extinguidos a través de las evidencias extraidas de una secuenciación de ADN, y no estudiando la morfología de los huesos», dijo Pääbo. También aseguró que «con unas pocas excepciones técnicas ya no hay diferencias entre lo que podemos aprender del análisis genético de una persona moderna o una de hace 50.000 años, siempre que tengamos huesos suficientemente bien conservados». 

Contribución al genoma en Melanesia 

El siguiente paso de la investigación fue, precisamente, el de comparar el genoma del homínido de Denisova con el de diferentes poblaciones modernas de muy diversas zonas del planeta. Y el resultado fue que los denisovanos contribuyeron al genoma humano actual, aunque esa contribución varía de una población a otra. 

«Mientras que los neandertales han contribuido al ADN de todos los humanos que viven hoy fuera de África, los denisovanos sólo han aportado a gente de Papua Nueva Guinea, Fiji, Australia y otros lugares de Melanesia», explicó Pääbo. 

Además, algunos alelos denisovanos (cada una de las variantes que puede tener un gen) fueron encontrados tanto en poblaciones de Asia como de Sudamérica y Europa, aunque Pääbo piensa que proceden más de la hibridación entre humanos modernos y neandertales que directamente de los denisovanos. 

Pero el estudio aporta otras informaciones sorprendentes. Como por ejemplo que la niña (o niño) cuyo genoma fue secuenciado lleva alelos que en los humanos modernos se relacionan con una piel y cabello oscuros y con ojos marrones. 

«Es muy probable que fuesen de piel oscura. Realmente es lo único que podemos decir sobre su aspecto. Lo cierto es que del estudio del genoma apenas se pueden deducir características de cómo era de apariencia», dijo Pääbo. 

Los investigadores elaboraron también una lista con los cambios ocurridos en el genoma humano desde su separación de los denisovanos. Es decir, cambios que sólo se produjeron en el genoma humano moderno. 

Y hallaron que la población inicial de denisovanos debió de ser muy pequeña, aunque creció muy rápidamente y se extendió por una buena parte del mundo. «La diversidad genética de los denisovanos era, al parecer, muy inferior a la de los humanos modernos», aclaró Matthias Meyer, que desarrolló la técnica de secuenciación genética que ha permitido llevar a cabo el estudio. 

El hallazgo, por último, sugiere un nuevo modelo de evolución humana, basado no en una, sino en múltiples y sucesivas salidas de África, lo que implica una complejidad mucho mayor de lo que se creía hasta ahora.

Una de las más grandes hazañas de la tecnología está casi pasando desapercibida.

El vehículo Curiosity está llegando a Marte.

Solo quedan cinco días

Maniobra de aterrizaje del Curiosity

 

Una vez allí, la misión Mars Science Laboratory (MSL) liberará al Curiosity, un vehículo robótico de seis ruedas, casi una tonelada de peso y tres metros de longitud, tres veces mayor que los anteriores Spirit y Opportunity.

Han sido necesarios diez años de investigación, más de 2.500 millones de dólares y el trabajo de 5.000 personas para conseguirlo. Y un viaje de nueve meses y 250 millones de km para alcanzar el objetivo. 

En el momento de escribir estas líneas, la misión, con el rover Curiosity en su interior, se preparaba para realizar las maniobras de inserción en la órbita del Planeta Rojo. 

El próximo lunes, si no hay contratiempos, el vehículo será depositado suavemente en el cráter Gale, un lugar prometedor y rico en arcillas, señal inequívoca de que en el pasado albergó grandes cantidades de agua.

 Maniobra de Aproximación a Marte del Curiosity

El Curiosity lleva a bordo 80 kg de material científico, 16 veces más que sus dos predecesores, y tiene la capacidad de revolucionar, literalmente, nuestros conocimientos sobre Marte. Su equipamiento es realmente espectacular. 

Cuenta, por ejemplo, con un laboratorio alimentado por energía nuclear que es capaz de vaporizar rocas y "devorar" copiosas muestras minerales, desmenuzándolas en busca de los elementos básicos de la vida. 

El vehículo, que podrá desplazarse a una velocidad máxima de 90 metros por hora, será capaz de superar, sin ayuda humana, obstáculos y desniveles de hasta 75 cm de altura.

La misión, considerada como histórica, tiene cuatro objetivos principales: determinar si el planeta albergó vida en algún momento de su pasado; realizar, durante dos años, medidas climatológicas continuas y a intervalos de una hora; realizar estudios geológicos de la superficie de Marte y, lo más importante, determinar con exactitud las condiciones de habitabilidad del planeta. O lo que es lo mismo, recabar todos los datos necesarios para el futuro establecimiento de colonias humanas.

Pero ya habrá tiempo para hablar de eso. Por ahora, la mayor preocupación para los responsables de la misión es completar con éxito una compleja y más que arriesgada maniobra de aterrizaje que nunca se había probado hasta ahora. 

Las dimensiones y el peso del Curiosity, en efecto, no permiten que el "amartizaje" se lleve a cabo con las mismas técnicas utilizadas en misiones anteriores.

Spirit y Opportunity, los dos rover que precedieron al Curiosity, llegaron a Marte, a principios de 2004, en el interior de dos grandes "airbags" que fueron rebotando entre las rocas de la superficie hasta detenerse por completo. 

Una técnica que en esta ocasión, debido al tamaño del rover, no puede utilizarse.

Como un auténtico (y carísimo) juguete transformable, la misión MSL tendrá que cambiar hasta seis veces de configuración durante la última etapa de su viaje. Y todo para conseguir pasar, en apenas siete minutos, de 21.000 km/h. a solo 2,7 kmh. 

Para ello utilizará hasta 76 dispositivos pirotécnicos, además de cuerdas, ganchos, grúas y el mayor paracaídas supersónico jamás construido hasta ahora.

Por cierto, la nave tendrá que realizar toda la maniobra de aterrizaje por sus propios medios, ya que Marte está demasiado lejos como para que los científicos la manejen por control remoto. 

De hecho, la última orden humana que recibirá la MSL le llegará dos horas antes del aterrizaje.

Nada más entrar en la atmósfera de Marte, Curiosity enviará una señal a la Tierra, pero ésta no llegará hasta el centro de control hasta 14 minutos más tarde. 

Cuando lo haga, el vehículo ya llevará siete minutos sobre la polvorienta superficie del Planeta Rojo, bien de una pieza o hecho pedazos... No en vano la NASA ha bautizado este intervalo de tiempo como los "siete minutos de terror".

No resulta extraña la preocupación de los técnicos de la NASA. 

La superficie marciana, llena de rocas y accidentes, resulta muy poco apropiada para un aterrizaje seguro. 

Su atmósfera, además, cien veces más delgada que la terrestre, tiene densidad de sobra para causar problemas pero no la suficiente como para frenar a una nave hasta una velocidad más confortable para el aterrizaje. 

Por eso, desde las primeras misiones soviéticas de los años 60 hasta hoy, más de la mitad de las naves que han intentado aterrizar en Marte no lo han conseguido.

Con estas premisas, los ingenieros se enfrentaron al problema de colocar en Marte un rover que tiene el tamaño y el peso de un utilitario. 

Al principio se consideró repetir con los airbags, pero la solución tuvo que descartarse debido al peso del vehículo. 

Se pensó también en colocar al Curiosity sobre una plataforma que aterrizara y absorbiera los posibles impactos, pero su tamaño la habría hecho del todo inmanejable.

Así que hubo que inventar algo totalmente nuevo. 

La complicada secuencia de aterrizaje del Curiosity se fue modelando a causa de la simple y pura necesidad. 

Durante su entrada en la atmósfera y a 21.000 km. por hora, el rover estará dentro de una cápsula protectora que le aisle de una temperatura exterior que, debido a la fricción, alcanzará los 1.600 grados centígrados. Al mismo tiempo, una serie de retropropulsores entrarán en funcionamiento para estabilizar y empezar a frenar la nave en su descenso.

En caída libre

Cuando la velocidad se haya reducido a unos 1.600 kmh, una pequeña carga explosiva liberará un enorme paracaídas capaz de soportar hasta 30.000 kilogramos de peso.

En ese momento, se desprenderá el pesado y ya inútil escudo térmico. Un par de minutos más tarde la velocidad de descenso se habrá reducido a unos 320 kmh y también el paracaídas saldrá eyectado.

Durante un breve instante, y aún a 1.500 metros del suelo, el Curiosity estará en caída libre, pero ocho retrocohetes entrarán entonces en funcionamiento y volverán a frenarlo, al mismo tiempo que le alejarán a unos 300 metros de distancia de los restos del paracaídas, que podrían enredarse y dar al traste con la misión.

Treinta y cinco segundos después, la velocidad de caída se habrá reducido hasta apenas 3 kmh. 

En teoría, esos mismos cohetes podrían llevar al Curiosity sano y salvo hasta la superficie, pero en la práctica levantarían una enorme nube de polvo que podría dañar sus delicados instrumentos.

Así que, a 20 metros del suelo, los cohetes se apagarán y el Curiosity se separará del cuerpo principal de la nave por medio de una "grúa aérea" que mantendrá al rover colgado de una serie de cuerdas de siete metros de largo. 

Es en ese momento cuando el vehículo desplegará sus seis ruedas, que hasta entonces habían permanecido dobladas bajo su panza.

Cargas pirotécnicas

 En cuanto las ruedas toquen el suelo, una serie de cargas pirotécnicas liberarán al rover de las cuerdas que lo sujetaban y un nuevo impulso de los cohetes lanzará el cuerpo principal de la nave a 450 metros de distancia. Si todo sale bien, el Curiosity se encontrará entonces sano y salvo sobre la superficie de Marte, listo para comenzar su misión.

Durante los siete minutos que dura el descenso, el Curiosity transmitirá una gran cantidad de datos a dos satélites de la NASA en órbita alrededor de Marte (el Mars Odyssey y el Mars Reconnaissance Orbiter), así como al satélite europeo Mars Express, que lleva en órbita del Planeta Rojo desde 2003. 

Los tres ingenios seguirán segundo a segundo la maniobra y transmitirán los datos a la Tierra.

Si todo marcha según lo previsto, el Curiosity pasará dos años analizando el cráter, el clima y la geología del planeta para determinar qué condiciones debería tener un futuro asentamiento humano. 

Intentando responder por fin a la pregunta de si hubo alguna vez vida en este mundo hermano de la Tierra.