La unidad de almacenamiento magnético más pequeña del mundo

Almacenamiento
Imagen: Sebastian Loth/CFEL

Científicos de IBM y del Centro Alemán para la Ciencia del Láser de Electrones Libres (CFEL por sus siglas en inglés) han construido la unidad de almacenamiento magnético más pequeña del mundo. Solo utiliza 12 átomos por bit (la únidad básica de información) y puede guardar un byte (8 bits) en tan solo 96 átomos. En comparación, un disco duro moderno necesita más de 500 millones de átomos por byte.

La unidad de almacenamiento nanométrica fue construida átomo por átomo con la ayuda de un microscopio de efecto túnel (STM – Scanning tunneling microscope) en el Centro de Investigación Almaden de IBM en San José, California. Los investigadores construyeron patrones regulares de átomos de hierro, alineándolos en filas de seis átomos cada una. Dos filas son suficientes para guardar un bit. Un byte correspondientemente consiste de ocho pares de filas de átomos. Utiliza solo un área de 4×16 nanómetros. “Esto corresponde a una densidad de almacenamiento que es cien veces más alta comparada a un disco duro moderno,” explico Sebastian Loth de CFEL, autor lider de la revista académica “Ciencia”.

Los investigadores emplearon por primera vez una forma especial de magnetismo para propósitos de almacenamiento de datos, llamada antiferromagnetismo. A diferencia del ferromagnetismo utilizado en los discos duros convencionales, el giro de los átomos vecinos con material antiferromagnético están alineados de forma opuesta, lo que vuelve al material neutro magnéticamente en conjunto. Gracias a esto, las filas antiferromagnéticas pueden tener una separación de tan solo un nanómetro sin interferir magnéticamente una con otra.

Más información:
http://www.desy.de/ (en inglés)

Efectos de la esclerosis múltiple podrían ser revertidos

Neurona Mielinada
Neurona Mielinada

Un estudio realizado en ratones por investigadores reveló que el daño causado a las células nerviosas por enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple, puede ser revertido mediante la infusión de células jóvenes al organismo.

La Mielina es un material aislante que forma una capa sobre los axones de las neuronas, es necesaria para el correcto funcionamiento del sistema nervioso. Las enfermedades neurodegenerativas afectan esta capa aislante de los nervios, lo cual afecta las señales que viajan hacia y desde el cerebro, causando toda una serie de síntomas, incluyendo fatiga, pérdida de destreza motora y pérdida de la memoria. Nuevas células generadoras de mielina pueden ser producidas a partir de células madre, pero conforme avanza la edad el proceso pierde su eficiencia.

Julia Ruckh de la Universidad de Cambridge y sus colegas, han encontrado una manera de revertir la pérdida de eficiencia por la edad. Vincularon el flujo sanguíneo de ratones jóvenes con las de ratones viejos con mielina dañada, y esta exposición a la sangre más joven reactivó las células madre en los viejos ratones, aumentando la generación de mielina. Las células blancas llamadas macrófagos se juntaron en el lugar de la mielina dañada, consumiendo patógenos y basura, incluyendo la mielina dañada.

“Sabemos que esta basura inhibe la regeneración, así que limpiarla es importante,” dijo el miembro del equipo Amy Wagers de la Universidad de Harvard.

Más información:
http://www.focushms.com/ (en inglés)
http://www.newscientist.com/ (en inglés)
http://www.cam.ac.uk/ (en inglés)

Imagen:
Neurona Mielinada. © Roadnottaken de Wikipedia. Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Resumen semanal Tecnocápsulas: Semana 2 – 2012

MQ-1 Predator
MQ-1 Predator

Resumen semanal Tecnocápsulas del Sábado 7 de Enero de 2012 al Viernes 13 de Enero del 2012.

Casi un tercio de la flota aérea de USA son vehículos aéreos no tripulados: Los vehículos aéreos no tripulados ahora conforman el 31% de la flota aérea de este país, aunque muchos de estos son pequeños espías voladores.

Nacieron los primeros monos quiméricos del mundo: Los cuerpos de estos monos, que son normales y saludables, están compuestos de una mezcla de células representando hasta seis distintos genomas.

Giamatrix: la piel biotecnológica hecha en Rusia: Giamatrix, que es un material nanoestructurado y su uso es para restablecer defectos de la piel y de las mucosas después de sufrir quemaduras, lesiones o úlceras tróficas.

Ingenieros del MIT han desarrollado un recubrimiento biológico a escala nanoscópica que puede parar el sangrado de forma casi instantánea.
: Ingenieros del MIT han desarrollado un recubrimiento biológico a escala nanoscópica que puede parar el sangrado de forma casi instantánea.

Patrón inspirado en los girasoles incrementa la eficiencia al concentrar la luz solar: Investigadores han creado un diseño que reduce la cantidad de tierra requerida para construir una planta de poder solar concentrado, mientras incrementan la cantidad de luz solar que sus espejos recolectan.

Resultado de investigaciones rusas sobre la longevidad: Científicos llegaron a la conclusión de que una gran cantidad de proteína D-GADD45 frena el envejecimiento de los organismos vivos.

Forma de vida única es mitad planta mitad animal

Mesodinium Chamaeleon
Mesodinium Chamaeleon. Imagen: Øjvind Moestrup/The Journal of Eukaryotic Microbiology

Hay muchos animales que sufren transformaciones durante sus vidas que los dejan de manera irreconocible, por ejemplo, las orugas que se convierten en mariposas o los renacuajos que se convierten en ranas. Pero estos son solo cambios de forma, siguen siendo animales. Un organismo unicelular recién descubierto es una mezcla única de animal y planta.

Los Mesodinium Chamaeleon (Camaleones Mesodinium) que habitan en aguas marinas de Escandinavia y Norteamérica, se desplaza rápidamente por el agua y se alimenta como un animal. Sin embargo, cuando éste come una alga llamada Cryptophyta, los camaleones Mesodinium no digieren sus células, en vez de esto comienzan a utilizar las células para generar azúcar por medio de fotosíntesis.

No las mantiene permanentemente, las células permanecen intactas por varias semanas antes de ser descompuestas, mientras esto sucede siguen produciendo azúcar por fotosíntesis. Los camaleones Mesodinium cambian de color según si el alga que comieron era roja o verde, o ambas.

La habilidad de tomar otras células y ponerlas a trabajar es llamada endosimbiosis, y es básica para toda la vida multicelular, incluyendo nuestra propia vida, ya que tenemos bacterias en nuestros intestinos que descomponen nuestros alimentos para así poder obtener nuestra energía.

Más información
http://www.newscientist.com/ (en inglés)

¡Sorpresa! ¡La igualdad de género vuelve a todos mejores en matemáticas!

Escrito originalmente por Ethan Siegel, traducido con su permiso.

“Cada año le enseño a decenas de estudiantes en la Universidad de Birmingham. La mayoría de estos estudiantes en los cursos de género y sexualidad son mujeres. Imagino que esto es por que los hombres no piensan que el género aplica a ellos: esa es una materia para mujeres.”
Louise Brown

Ya conoces el estereotipo, perpetrado a través de los Estados Unidos (y mucho más allá) por generaciones: las mujeres no son tan buenas en matemáticas como los hombres (en inglés), un estereotipo que como el estudio mencionado en el vínculo muestra, este estereotipo es implantado en las mentes de los niños desde muy pequeños, en este estudio los niños asocian palabras como matemáticas y gráficas mezcladas con otros términos, y ambos, niños y niñas, tienen más facilidad en asociar estos términos con los hombres que con las mujeres. Por mucho tiempo, la gente ha apuntado hacia las largas listas de matemáticos y de científicos (casi exclusivamente hombres) que soportan esta idea.

Niño y niña en un pizarrón
(1) Imagen: Image Source/Getty Images

Olvida el hecho de que las mujeres han sido excluidas de estas carreras durante siglos. De muñecas Barbie (en inglés) que dicen “la clase de matemáticas es difícil” a presidentes de Harvard (en inglés) que afirman que existe una diferencia entre las varianzas de hombres y mujeres, la disparidad de género en matemáticas y las ciencias usualmente es atribuida a una diferencia hipotética en aptitud intrínseca, aún hoy.

Durante la generación pasada, sin embargo, pruebas estandarizadas en los Estados Unidos han mostrado que la brecha entre géneros desaparece completamente (en inglés). Primero entre estudiantes de escuela elemental y escuela media, y después entre estudiantes de preparatoria (en inglés), y hoy, estudiantes hombres y mujeres alcanzan promedios en matemáticas idénticos en el SAT (en inglés), una prueba estandarizada para la admisión en colegios en los Estados Unidos.

(2) Imagen: Tim Pannell / Corbis

A pesar del hecho de que hay conocidas desigualdades de género sociales, institucionales y económicas; aún mientras la desigualdad de géneros ha ido desapareciendo progresivamente de los hombres y las mujeres adultos conforme pasa el tiempo; sigue habiendo una desigualdad de géneros muy marcada en los niveles más altos de las carreras. Sin importar cuanto se ha reducido la desigualdad con el tiempo, la idea de que esto es de alguna manera debido a una inferioridad femenina inherente persiste. Sigue habiendo gente, incluso hoy, que cree que hay más profesores de matemáticas y física (entre otros campos) no por que las mujeres están siendo tratadas y juzgadas diferentemente o injustamente, sino por que los hombres son naturalmente superiores a las mujeres en esto.

(¿No crees que es verdad? Lee los comentarios en el artículo de Ethan Siegel sobre el género en la ciencia (en inglés), de hace tan solo ocho meses.)

Pero tu sabes como funcionan los prejuicios y el sesgo de confirmación: si piensas que las cosas son de cierta manera por cierta razón, entonces tu razonamiento demuestra ser incorrecto por que tu premisa tiene defectos, ¿qué es lo que haces? ¿Cuestionas tus conclusiones, o simplemente encuentras una nueva explicación que te lleve a la misma conclusión? Recientemente, el argumento se ve algo así, “aunque los hombres y las mujeres son iguales en promedio en habilidad matemática, los hombres tienen una varianza mayor en sus habilidades. Así que hay más hombres tontos, pero también hay hombres muy inteligentes, y esos son los que se vuelven científicos, etc.” Y luego se arroja una estadística como ésta.

Imagen: http://www.collegeboard.org/

“A-HA,” escuchas, “69% de las calificaciones perfectas de matemáticas del SAT fueron alcanzadas por hombres, mas que el doble que las mujeres!”. Se olvida que en los 70s, la disparidad era de 93% a 7% (en inglés), y que el desempeño de las mujeres se había estado incrementando constantemente. Claramente, no es posible que las mujeres puedan ser tan talentosas en matemáticas como los hombres, y por eso hay más hombres profesores de matemáticas y física. (Y siéntete libre de aplicar esta lógica sin defectos a cualquier campo que quieras.) (en inglés)

Ahora, puedo decirte todo sobre mi experiencia personal en todos los niveles de educación. Desde los estudiantes de matemáticas de élite en la escuela elemental y en la escuela media, hasta los mejores estudiantes de matemáticas en la nación a nivel preparatoria, a los egresados de matemáticas y física en las universidades de élite, a los niveles de graduado y pre-graduado, hasta las facultados en esos mismos colegios y universidades, tengo muchas historias sobre logros, adversidad y obstáculos específicos al género que solo las mujeres enfrentan. Pero esto no es la historia de anécdotas que he acumulado tras una vida en ese entorno; esto es sobre algo mucho más grande que mi experiencia acumulada. ¡Esto es ciencia!

El mes pasado, un nuevo estudio apareció (en inglés), abarcando 31 países y midiendo el rendimiento matemático de más de 100,000 estudiantes, en el examen TIMSSm (en inglés) estandarizado. Aquí están los resultados.


(Ésta y todas las imágenes subsecuentes vienen de Kane & Mertz, 2011. Si no te gusta jugar con la interpretación de alguien más, Aquí está toda la revista académica completa, por Jonathan M. Kane y Janet E. Mertz, subida por Ethan Siegel.)

Como puedes ver, entre cada país, prácticamente no hay diferencia sustancial entre los promedios medios de los estudiantes hombres y mujeres. En algunos países, a los hombres les va mejor que a las mujeres, y en otros el promedio de las mujeres es mejor, pero entre todos los países, no hay una diferencia estadística significativa en los promedios de las mujeres y los hombres.

Pero también notarás que hay algo llamado el “Índice de Igualdad de Género” en el eje x. ¿Qué es eso? Es una medida ponderada de la brecha entre los hombres y las mujeres cuando se trata de cosas como la igualdad económica, educación, y poder político/económico. Suecia es el más alto, con un promedio de 89, mientras que Yemen es el más bajo, con un promedio de 31. (Los Estados Unidos están en el lugar número 24 con 74.) 100 sería real igualdad de géneros: ningún país en el mundo lo tiene todavía.

El índice de la brecha de géneros es casi la misma, pero también incluye la salud y la supervivencia (A los Estados Unidos les va peor aquí), y está en una escala de 0-1 en lugar de 0-100. Como ya has de haber adivinado, los países que tienen más altos índices de igualdad en general, ven cosas como una mayor representación femenina en los equipos de la Olimpiada Internacional de Matemáticas (en inglés).

Pero recuerda que la hipótesis era que los hombres tienen una mayor varianza que las mujeres en lo que se refiere a la habilidad matemática, y eso es por lo que hay tan pocas mujeres en lo alto del espectro de las carreras en matemáticas y ciencia. ¿Es esto verdad, que los hombres tienen una mayor varianza que las mujeres en su habilidad matemática?, y si así es, ¿es la varianza lo suficientemente significativa que podría contar para esta disparidad de géneros? Bueno, veamos lo que nos dicen los datos sobre esto.

Bueno, hay algunos países, como la República Checa, que no muestran absolutamente ninguna diferencia entre los hombres (azul) y las mujeres (rojo), no en promedio y no en varianza. Entonces si los hombres tienen una varianza inherente más grande que las mujeres, no se exhibe en todas partes.

Hay algunos países, como Baréin, donde los hombres de hecho tienen una varianza mayor en sus logros matemáticos que las mujeres, pero también tienen un promedio menor. En el caso de Baréin, la varianza solo muestra las fallas de los hombres en el lado alto, hay el mismo porcentaje de mujeres alcanzando las notas más altas que el de los hombres en el lado alto. Así que aún donde los hombres muestran una varianza mayor en sus notas, no siempre se traduce en mejores logros en el lado alto.

Incluso hay algunos países, como Túnez, ¡donde lo inverso de esta hipótesis es verdad! En Túnez las calificaciones de matemáticas de las mujeres son más bajas en promedio que los hombres, ¡pero exhiben una mayor varianza!. También aquí, en el lado alto, hay más mujeres que hombres. Si está sucediendo algo donde los hombres tienen una varianza intrínseca más alta que las mujeres, y esto resulta en más hombres que alcanzan los promedios más altos, no estamos viéndolo.

Pero el punto no era elegir algunos países; fácilmente pude haber escogido países individuales donde los datos soportaran la hipótesis propuesta. El punto es mirar todos los datos disponibles, con todo y las desigualdades de género, y sacar las mejores conclusiones que podamos basados en eso. Entonces, ¿Qué se encontró en total?

En total, aunque hay muchos países donde no hay virtualmente ninguna diferencia en la varianza entre hombres y mujeres, los hombres realmente muestran una varianza ligeramente mayor (por un pequeño porcentaje) que las mujeres en rendimiento. (Por ejemplo, los Estados Unidos muestran una varianza de un 8% mayor en los hombres.) ¡Pero estas diferencias en varianza entre países son mucho más grandes que la diferencia en varianza entre hombres y mujeres en cualquier país individual! Entonces la pregunta se vuelve, ¿la diferencia en varianza podría explicar la brecha de géneros en matemáticas y ciencia entre hombres y mujeres?

Los autores trataron de controlar muchos factores diferentes, e hicieron su mejor trabajo en separar que efectos en las calificaciones de las pruebas podrían tener estos diferentes factores. ¿Qué encontraron? En sus propias palabras,

Nada de lo que encontramos sugiere que una diferencia biológica innata entre los sexos sea la razón primaria para una brecha de géneros en el desempeño en matemáticas en ningún nivel. En vez de esto, estos grandes estudios internacionales sugieren fuertemente que la brecha de géneros en matemáticas, donde ocurre, es debido a factores socioculturales que difieren entre países, y que estos factores pueden ser cambiados.

De hecho, si hay una cosa que realmente muestra este punto, es la gráfica de logros en cada país, independientemente del género, como una función de la igualdad de géneros.

¡Wow! ¡El porcentaje de estudiantes por encima de 400 (bajo) y encima de 550 (alto) se eleva dramáticamente, entre ambos géneros, cuando hay una mayor igualdad de género entre hombres y mujeres! En otras palabras, cada paso que un país toma para eliminar la desigualdad de géneros en los planos económico, político y educativo lleva a un mayor desempeño matemático para ambos géneros.

Pero te daré las conclusiones de los mismos autores:

En resumen, concluimos que la igualdad de género y otros factores socioculturales, no el ingreso nacional, el tipo de escuela, o la religión, son los determinantes primarios de el desempeño matemático en todos los niveles para hombres y mujeres. Lo que encontramos es consistente con la hipótesis de estratificación de géneros, pero no con la mayor variabilidad de los hombres, o con una brecha debida a la desigualdad, o con salones de clases de un solo género, o con las hipótesis de cultura musulmana. Al nivel individual, esta conclusión sugiere que las mujeres bien educadas con un buen ingreso están mucho mejor posicionadas que las mujeres pobremente educadas que ganan poco o nada de dinero para asegurar que las necesidades educativas de sus niños de cualquier género, en lo que respecta a aprender matemáticas, estén bien cubiertos.

io9 también ha escrito sobre esta historia (en inglés), para quienes quieran leer más al respecto. Espero que si tomas algo de esta historia, sea la lección de esta última gráfica: mientras más cerca estamos a la igualdad de género, más se benefician todos. Ve a leer la revista académica (en inglés) y convéncete por ti mismo que hay factores demostrablemente más significativos que el género para determinar la habilidad matemática; todos los datos están ahí, junto con otras hipótesis de “habilidad inherente de géneros” que también son desacreditadas. Es tiempo de poner las hipótesis sexistas sobre la brecha de logros donde pertenecen, enterradas en la vergüenza de nuestro pasado.

Por que todos nos beneficiamos de la igualdad, y ahora has visto la ciencia que lo prueba.

Ethan Siegel es un astrofísico teórico. Puedes contactarlo aquí, o también puedes seguirlo en Google+.

Fuente:
http://scienceblogs.com/
Imágenes:

(1) Imagen: Image Source/Getty Images. http://news.sciencemag.org/sciencenow/2008/07/24-01.html
(2) Imagen: Tim Pannell / Corbis. http://www.time.com/time/health/article/0,8599,1826399,00.html

Observando dentro de un tumor cerebral

Mutación IDH
Mutación IDH

Los Gliomas, el tipo de tumor cerebral más común, también está entre los cánceres más mortales: su taza de mortalidad es del casi 100 por ciento, en parte por que hay muy pocos tratamientos disponibles.

Un equipo de investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), la Universidad de Harvard, el Hospital General de Massachusetts (MGH) y Agios Pharmaceuticals han desarrollado una forma de identificar un subconjunto particular de tumor canceroso, que podría ayudar a los doctores a elegir tratamientos y crear nuevas drogas que apunten a la mutación genética subyacente de la enfermedad.

Los científicos han sabido por varios años que muchos tumores cerebrales involucran una mutación en el gen para una enzima llamada isocitrato deshidrogenasa (IDH). Esta enzima está involucrada en el metabolismo celular – el proceso de quebrar moléculas de azúcar para extraer energía de ella. Las mutaciones IDH son encontradas en hasta el 86 por ciento de los gliomas de bajo grado, que tienen una mejor prognosis que los gliomas de alto grado, también llamados glioblastomas. Los pacientes con gliomas de bajo grado pueden sobrevivir por años, aunque los tumores casi siempre prueban ser fatales.

Varias compañías farmacéuticas están persiguiendo drogas que apunten al IDH, con la esperanza de detener el crecimiento del tumor. Algunas de estas drogas entran a pruebas clínicas dentro del año, dice Matthew Vander Heiden, un miembro de Instituto David H. Koch para la Investigación Integral del Cáncer del MIT.

Vander Heiden es parte del equipo que desarrolló tecnología de imágenes para revelar si los tumores cerebrales tienen la mutación IDH, lo que podría ayudar a los investigadores a monitorear si las drogas potenciales están teniendo el efecto deseado. Los investigadores describieron su técnica en la edición en línea de Science Translational Medicine del 11 de enero.

Detección no ambigua

Cuando el IDH muta, una célula del tumor comienza a producir vastas cantidades de una molécula llamada 2-hidroxiglutarato (2-HG). Investigaciones previas han mostrado que el 2-HG interfiere con la regulación de la expresión de ADN, causando que la célula se revierta a un estado inmaduro que conduce a un crecimiento descontrolado. (Las mutaciones IDN también son encontradas en algunas formas de leucemia y, rara vez, en otros cánceres.)

La nueva técnica de imágenes utiliza espectrología de resonancia magnética (RM), la que analiza las propiedades magnéticas los núcleos atómicos, para localizar 2-HG en el cerebro. Otros investigadores han tratado de capturar imágenes de 2-HG con espectroscopia RM, pero encontraron difícil de distinguir 2-HG de otros de los metabolitos comunes del cerebro, como el glutamato y la glutamina.

Los investigadores del MGH liderados por George Sorensen y Ovidiu Andronesi, el autor líder de la revista académica del Science Translational Medicine, encontraron una manera de detectar el 2-HG sin ambigüedad al hacer los escaneos RM en dos dimensiones, lo que da la suficiente información para distinguir concluyentemente el 2-HG de compuestos similares. La técnica de obtención de imágenes no requiere ningún equipo especializado; puede hacerse con los escáneres IRM ya encontrados en la mayoría de los hospitales.

Lo más emocionante de esto es que abre la posibilidad de que conforme las drogas contra los gliomas se desarrollan, podrás saber que pacientes con tumores cerebrales poner en las pruebas clínicas, y sabrías si las drogas que estás dándoles realmente están haciendo lo que se supone que hacen“, dijo Vander Heiden.

Actualmente, la única manera de medir los niveles de 2-HG es haciendo una biopsia cerebral y haciendo una espectrometría de masa en el tejido. Esto se hace comúnmente cuando el tumor cerebral fue diagnosticado por primera vez, pero no puede hacerse en forma regular, dijo Hai Yan, un profesor asistente de patología en la Universidad Duke.

Si puedes detectar [2-HG] en el tejido o en la sangre, le permitiría a los médicos decir si los tratamientos para el tumor han sido efectivos o no“, dijo Yan, quien no estuvo involucrado en esta investigación.

Fuente:
http://web.mit.edu/ (en inglés)

Computadora con Linux de USD$25 comienza a producirse

Raspberry Pi
Raspberry Pi

La Raspberry Pi, una computadora del tamaño de una tarjeta de crédito con un costo de 25 dólares, finalmente ha comenzado a producirse. La tan esperada computadora económica saldrá próximamente a la venta, aunque aún no se tiene la fecha definitiva.

Las Raspberry Pi pueden conectarse a una televisión o a un monitor de computadora con entrada HDMI, y a un teclado por medio de USB. Puede utilizarse para muchas cosas que se utiliza una computadora normal como procesamiento de texto, hojas de cálculo, juegos y programación. También reproduce videos en alta definición. El dispositivo viene con un procesador ARM, un puerto USB, salida HDMI y entrada para audífonos de 3.5mm, y soporta Linux, por ahora Debian, Fedora y ArchLinux están soportadas pero se agregarán más distribuciones en el futuro.

Actualización: Puppy Linux ha comenzado a trabajar en una versión para procesadores ARM diseñada para correr en el Raspberry Pi. Gracias a Bruce Rodríguez por mencionarlo. Más información.

Más información:
http://www.raspberrypi.org/ (en inglés)

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Computadora con Linux de USD$25 comenzará a producirse a comienzos de este año

Patrón Inspirado En Los Girasoles Incrementa La Eficiencia Al Concentrar La Luz Solar

Girasol
Girasol

Justo en las afueras de Sevilla, en la región desértica de Andalucía, España, se siente una visión que parece un oasis: un pilar de 100 metros de alto rodeado por filas de espejos gigantes formando ondulaciones. Más de 600 de estos espejos, cada uno del tamaño de la mitad de una cancha de tenis, siguen al sol a través del día, concentrando sus rayos en la torre central, donde el calor del sol es convertido en electricidad – la suficiente para darle energía a 6,000 hogares.

El amplio lugar, llamado PS10, está entre un pequeño número de plantas de poder solar concentrado (PSC) en el mundo, aunque se espera que el número crezca. Los proponentes del PSC dicen que la tecnología podría generar la suficiente energía limpia y renovable para darle energía a los Estados Unidos enteros, si se cuenta con dos factores: tierra y luz solar.

Ahora investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology- Instituto de Tecnología de Massachusetts), en colaboración con la Universidad RWTH Aachen en Alemania, han creado un diseño que reduce la cantidad de tierra requerida para construir una planta PSC, mientras incrementan la cantidad de luz solar que sus espejos recolectan. Los investigadores encontraron que al reorganizar los espejos, o heliostatos, en un patrón similar a las espirales en la cara de un girasol, podrían reducir la “huella” de los patrones en un 20 por ciento e incrementar su generación de energía potencial. El patrón inspirado en los girasoles permite un acomodo más compacto, y minimiza las sombras en los heliostatos y el bloqueo por espejos cercanos. Los investigadores publicaron sus resultados en el diario “Solar Energy” y recientemente aplicaron por una patente para protección.

Bloqueando una sombra

En PS10 y otras plantas PSC en el mundo, los espejos están acomodados alrededor de una torre central en círculos concéntricos. El espaciado entre espejos es similar a los asientos en un cine, acomodados para que cada dos filas estén alineados. Sin embargo, este patrón resulta en un sombreado más grande del necesario y en bloqueo a través del día, reduciendo el reflejo de la luz desde los espejos hasta la torre.

El equipo del MIT buscó como optimizar los patrones para incrementar la eficiencia total de una planta. Alexander Mitsos, el profesor asistente de Ingeniería Mecánica de Rockwell International, y Corey Noone SM colaboraron con Manuel Torrilhon de RWTH Aachen, donde Mitsos fue un investigador antes de unirse al MIT.

El laboratorio de Mitsos desarrolló un modelo computacional para evaluar la eficiencia de los diseños de heliostat. El modelo divide cada espejo en secciones discretas y calcula la cantidad de luz que cada sección refleja en todo momento dado. Los investigadores probaron entonces el modelo en una planta PSC de escala comercial existente. Noone y Mitsos corrieron las dimensiones de los espejos de la planta PS10 a través del modelo, determinando la eficiencia total de la planta. El grupo encontró que la planta PSC experimenta una cantidad significativa de sombreado y bloqueo cada día a pesar de el acomodo esparcido de sus espejos.

Acomodando en espiral

Para incrementar la eficiencia teórica de la planta, Noone y Mitsos movieron los patrones de los heliostatos, usando optimización numérica para primero acercar más el acomodo. Este acomodo más angosto, según calculó el modelo, redujo la cantidad de tierra que los espejos ocupaban alrededor de 10 por ciento sin afectar la eficiencia de los espejos al reflejar la luz. El patrón resultante tenía algunos elementos en espiral similar a los acomodos en la naturaleza.

Entonces, el equipo del MIT, trabajando con Torrilhon, buscó inspiración en la naturaleza – específicamente, en el girasol. Las florecillas de un girasol están acomodadas en un patrón espiral, conocido como Espiral de Fermat, que aparece en muchos objetos naturales y ha fascinado por mucho tiempo a los matemáticos: Los antiguos Griegos incluso aplicaron los patrones a edificios y otras estructuras arquitectónicas. Los matemáticos encontraron que cada girasol está girado en un “ángulo dorado” – alrededor de 137 grados – con respecto a su florecilla vecina.

Los investigadores diseñaron un campo en espiral con sus heliostatos reacomodados para parecer un girasol, con cada espejo con un ángulo de alrededor de 137 grados relativo a su vecino. El acomodo optimizado numéricamente toma 20 por ciento menos espacio que el acomodo del PS10. Además, el patrón en espiral reduce el sombreado y el bloqueo e incrementó la eficiencia total comparada con el acomodo disperso radialmente del PS10.

Mitsos dijo que acomodando una planta PSC en este patrón en espiral podría reducir la cantidad de tierra y el número de heliostatos necesitados para generar una cantidad equivalente de energía, lo que podría resultar en ahorros significativos. “La energía termal solar concentrada necesita areas enormes“, dijo Mitsos. “Si estamos hablando de llegar a un 100 por ciento o hasta un 10 por ciento de energía renovable, necesitaremos áreas enormes, así que es mejor usarlas eficientemente“.

Frank Burkholder, un ingeniero con el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, dijo que para los caros campos de heliostatos, el modelo de Mitsos tiene el potencial de generar la misma cantidad anual de energía tomando “mucha menos” área terrestre.

El campo de heliostatos contribuye actualmente con alrededor de un tercio del costo directo de la mayoría de las plantas PSC“, dijo Burkholder, quien no estuvo involucrado en el estudio. “Por que los heliostatos son costosos, su espaciado relativo entre ellos y la torre es importante. Si no se tiene cuidado con su acomodo, puede sombrearse y bloquearse entre ellos y reducir la cantidad de energía provista significativamente“.

Fuente:
http://web.mit.edu/ (en inglés)

¿Una extinción causada por erupciones?

Trapps Siberianos
Trapps Siberianos. Imagen: NASA Earth Observatory

Hace alrededor de 250 millones de años, la extinción masiva más devastadora en la historia de la tierra marcó un final definitivo al período geológico Pérmico. El evento global extinguió más del 90 por ciento de las especies marinas y el 70 por ciento de las especies terrestres. La causa exacta del colapso ha sido un misterio para los científicos: Sus teorías han incluido erupciones volcánicas masivas, el impacto de un asteroide y la formación del supercontinente Pangea.

Ahora investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology) y de otras partes han encontrado evidencia fresca de que la extinción masiva pudo haber sido activada por erupciones volcánicas enormes que elevaron los Trapps Siberianos, una gran extensión de roca volcánica en la actual Rusia. Los investigadores descubrieron que estas erupciones lanzaron vastas cantidades de gases en la atmósfera, posiblemente iniciando una cascada de efectos ambientales que llevaron al colapso al final del Pérmico. El equipo publicó sus hallazgos esta semana en la edición en línea de Earth and Planetary Science Letters (Cartas de la Tierra y Ciencia Planetaria).

El autor líder Benjamin Black, un estudiante de maestría del Departamento de Ciencias Planetarias, Atmosféricas y de la Tierra en el MIT, dice que emisiones de azufre, cloro y flúor de los Trapps Siberianos pudieron ser hasta un millón de veces la cantidad liberada de todos los volcanes del mundo del día de hoy en un año típico. Mientras los volcanes que generaron los Trapps Siberianos hacían erupción sobre un período extendido, la cantidad total de gases liberados provee a los científicos evidencia tangible para una causa potencial de la extinción del final del Pérmico.

Tenemos números concretos que podemos poner en estos gases que habrían estado haciendo erupción hace alrededor de 250 millones de años“, dijo Black. “Esos números nos dan una mejor oportunidad de evaluar si los Trapps Siberianos causaron la extinción“.

Black trabajó con la ex-profesora del MIT Linda Elkins-Tanton, directora del Departamento de Magnetismo Terrestre en la Institución Carnegie para la Ciencia en Washington, D.C., para medir la cantidad de gas atrapado en la roca volcánica obtenida de los Trapps Siberianos. Hace tres años, el equipo caminó al área central de Siberia, una región compuesta de basalto – restos de inmensas erupciones volcánicas de hace cientos de millones de años que cubrieron el área y se endurecieron en formaciones rocosas.

Cuando vas en helicóptero, ves árboles hasta el horizonte, pero entonces hay un río, y de pronto ves inmensos acantilados de basalto negro“, dijo Black. “En algunos lugares, si tienes mucha suerte, puedes verlos asentados directamente en las rocas sedimentarias del Pérmico“.

El equipo anduvo en balsas por el río y se detuvo en puntos para escalar los acantilados, martillando secciones de roca que pudieran contener restos de los gases Pérmicos.

De vuelta en el laboratorio, Black rompió las muestras de basalto para exponer pequeños cristales. Después pulió los cristales para revelar gotas congeladas muy pequeñas, llamadas inclusiones fundidas. Estas gotas son restos preservados de magma líquido, el cual, conforme los volcanes hacían erupción, era atrapado dentro de cristales. Tras cientos de millones de años, las gotas se endurecieron en cristal, preservando una cantidad récord de gases liberados al final del Pérmico.

El equipo analizó inclusiones fundidas de múltiples muestras de roca, midiendo el porcentaje de azufre, cloro y flúor – típico de gases volcánicos – en cada gota. Los investigadores calcularon entonces la cantidad total de gas liberado en la atmósfera, basado en el volumen de los Trapps siberianos, y encontraron que las erupciones probablemente emitieron hasta 7,800 gigatoneladas de azufre, 8,700 gigatoneladas de cloro y 13,700 gigatoneladas de flúor. Estas inmensas cantidades, dice Black, son lo suficientemente substanciales para tener el potencial de contribuir a una extinción masiva.

Thorvaldur Thordarson, un lector de vulcanología en la Universidad de Edimburgo en Escocia, dijo que los métodos por los cuales Black y su equipo ganaron sus resultados son un logro notable.

Las rocas son los suficientemente viejas para hacer la caza de cantidades medibles de inclusiones fundidas extremadamente difíciles“, dijo Thordarson, quien estuvo involucrado en la investigación. “Varios científicos tenían la visión de que esta era una tarea imposible. Black probó que estaban equivocados. Los datos generados proveerán una entrada valiosa para investigación futura“.

El grupo trabaja ahora para modelar el clima del final del Pérmico para entender que efectos pudo haber tenido en la atmósfera semejante concentración de gas. Black especula que los efectos pudieron haber incluido lluvia ácida, escasez de ozono o cambio climático global.

Hay evidencia de que este fue un mundo relativamente cálido con alto dióxido de carbono“, dijo Black. “En cierta manera el entorno del final del Pérmico pudo haber sido muy similar al tipo de entorno que estamos creando a través del calentamiento global“.

Los otros autores de la revista académica son Michael Rowe, un investigador asociado a la Universidad Estatal de Washington, e Ingrid Ukstins Peate, una profesora asistente de geociencia en la Universidad de Iowa.

Fuente:
http://web.mit.edu/ (en inglés)

Casi un tercio de la flota aérea de USA son vehículos aéreos no tripulados

MQ-1 Predator
MQ-1 Predator

De acuerdo a un reporte para el congreso de Estados Unidos, los vehículos aéreos no tripulados (VANT) ahora conforman el 31% de la flota aérea de este país, aunque muchos de estos VANT son pequeños espías voladores. En el 2005 solo un 5% de los vehículos aéreos militares eran robots.

Entre los modelos de VANT empleados por el ejército de Estados Unidos se encuentran los RQ-11 Raven (Cuervos), de los que se tienen 5,346; los famosos MQ-1 Predators (Depredadores) responsables de lanzar bombas sobre Pakistán, Yemen y demás, de los cuales se tienen 161; los MQ-9 Reaper (Cosechador) que están mejor armados que los Predator; y los RQ-170 Sentinel (centinela), un VANT invisible al radar, como el capturado recientemente por Irán.

A pesar de que el ejército compró muchos VANT en los años anteriores, el Pentágono gastó mucho más en aviones que llevan gente. El reporte no mencionó vulnerabilidades de los VANT, como las infecciones de malware, y la sobrecarga de trabajo para los analistas de imágenes causada por la proliferación del video tomado y enviado por los VANT. Tampoco fueron exploradas las cuestiones éticas de la guerra a control remoto. Aunque se mencionaron problemas como el uso de sensores muy caros que aumentan el costo, y la saturación del ancho de banda por los VANT, uno solo gasta 5 veces más ancho de banda que todo el ancho de banda utilizado por los militares durante la guerra del Golfo Pérsico.

RQ-11 Raven
RQ-11 Raven
RQ-170 Sentinel
RQ-170 Sentinel. © TruthDowser / Wikimedia Commons / CC-BY-SA-3.0 & GFDL

MQ-1 Predator
MQ-1 Predator
MQ-9 Reaper
MQ-9 Reaper. Imagen: Gerald L Nino



Más información:
http://www.wired.com/ (en inglés)
El reporte para el congreso (en inglés)