El fantoma regresa

Matroshka regresa a la Tierra y ha sido elegida como la desafortunada
voluntaria para experimentar la explosión de una llamarada
solar gigante.

Mayo 27, 2009: El fantoma regresa y tiene una gran historia para contar.

Se trata de un torso que tiene forma humana y que carece de brazos y piernas; es un maniquí que pareciera estar envuelto con las telas de una momia. Los científicos de la Agencia Espacial Europea (ESA, en idioma inglés) lo llaman Matroshka y, al igual que su contraparte de la NASA, Fred, este maniquí es un intrépido viajero espacial. Ahora que ha permanecido cuatro meses en la Estación Espacial Internacional, los científicos están aprendiendo sobre la radiación espacial a la que Matroshka estuvo expuesta.

Derecha: El fantoma. [Imagen ampliada]

Las lecciones aprendidas a través de Fred y de Matroshka poseen implicancias importantes para los planes de la NASA relacionados con montar una estación habitada en la Luna, y finalmente el envío de personas a Marte. Proteger a los astronautas de los efectos dañinos de la radiación espacial será un reto crítico en estas misiones de larga duración. Para diseñar trajes espaciales, vehículos y estructuras habitables con suficiente material aislante y mantener a los astronautas a salvo, los científicos de misión necesitan saber cuánta radiación -y de qué tipo- absorben realmente los astronautas.

Los científicos pueden estimar la dosis de esta radiación con el uso de modelos creados por computadora; sin embargo, la realidad y un modelo realizado en una computadora pueden ser cosas extremadamente diferentes. Hasta ahora, los investigadores no estaban seguros de la precisión de sus modelos al momento de predecir las dosis de radiación que los astronautas experimentan en el espacio.

Y es ahí donde el fantoma entra en escena.

Él hizo posible que se llevara a cabo el experimento real que se necesitaba para demostrar que los modelos son esencialmente correctos. A través del análisis de las mediciones de cientos de sensores de radiación colocados en todo el cuerpo de Matroshka, Francis Cucinotta, del Centro Espacial Johnson, de la NASA, en compañía de sus colegas, descubrió que los modelos son, de hecho, bastante buenos: poseen una precisión de alrededor del 10% del valor de la dosis medida. Esto significa un "adelante con los sistemas" respecto del uso de los modelos para la planificación del regreso a la Luna e, incluso, un viaje a Marte, por parte de la NASA.

El tipo de radiación más peligroso al que los astronautas están expuestos son los rayos cósmicos galácticos (Galactic Cosmic Rays o GCR, en idioma inglés). Se trata de núcleos atómicos "desnudos", algunos tan pesados como los átomos de hierro, acelerados a velocidades cercanas a la de la luz por distantes supernovas. Debido a su elevada velocidad, a su alta masa y a la carga eléctrica positiva, las partículas de GCR pueden causar tremendos daños a las células de una persona. Además, los métodos tradicionales para el bloqueo de la radiación no las pueden detener.

Entender el peligro no es tan simple como saber cuánta radiación hay allí afuera.

"Lo que realmente importa es cuánta radiación impacta contra los órganos vitales de una persona", comenta Cucinotta.

Y para alcanzar dichos órganos, las partículas de la radiación deben primero pasar a través de las paredes de la nave espacial, del traje espacial de la persona, de la piel y de otros tejidos del cuerpo. Es muy complejo. Algunas veces, estas barreras reducirán la velocidad, o detendrán por completo a la partícula radiactiva. Sin embargo, en ocasiones, la colisión entre una partícula de radiación y una barrera produce una lluvia de nuevas partículas de radiación, conocida como radiación "secundaria". Los modelos realizados por computadora deben tomar en cuenta todo esto.

Los astronautas de la estación espacial usan sensores en sus trajes de vuelo para registrar la exposición total a la radiación; sin embargo, no hay manera práctica de medir cuánta radiación realmente alcanza los órganos vitales. Fred posee sensores prácticamente en todos lados -incluso en su interior.

Arriba: (Izquierda) El oficial de ciencia John L. Phillips, de la Estación Espacial Internacional, posa para una fotografía al lado de Matroshka, el fantoma de la Agencia Espacial Europea (ESA, en idioma inglés). (Derecha) Los sensores de radiación están colocados en 35 partes distintas del fantoma. Imágenes ampliadas:#1, #2.

Los fantomas se fabrican con un plástico especial que se asemeja en gran medida a la densidad del cuerpo humano y se encuentran rebanados horizontalmente en 35 capas de 2,54 cm (una pulgada) de ancho. En estas capas, los investigadores colocaron un total de 416 dosímetros del tipo litio-cristal, cada uno de los cuales mide la dosis de radiación acumulada en ese punto del cuerpo durante todo el experimento. Fred y Matroshka también contienen varios dosímetros "activos" localizados en el sitio donde se encuentran los órganos vitales, tales como el cerebro, la tiroides, el corazón, el colon y el estómago. Estos sensores activos mantienen un registro de cómo la radiación cambia momento a momento. En conjunto, esta variedad de sensores documentaron detalladamente la propagación de la radiación a través de sus cuerpos.

"La geometría y composición del torso imita al cuerpo humano muy bien", comenta Cucinotta. "Me parece que es una prueba muy buena".

De modo que ahora que estos modelos creados por computadora han sido verificados en la vida real, ¿qué dicen acerca de cómo mantener a los astronautas a salvo en una estación lunar, o en Marte?

"Las misiones lunares de corta duración son aceptables", comenta Cucinotta, "pero vivir en un hábitat lunar durante 6 meses ya comienza a ser problemático. Vamos a tener que hacer un trabajo realmente bueno respecto de la protección contra la radiación, y tal vez tengamos que tomar medidas de índole médica para contrarrestarla si pensamos llevar a cabo misiones de 6 meses de duración".

Los modelos sugieren que Marte será inclusive más complicado. Algunos escenarios requieren misiones de 18 meses o más de duración. "Actualmente, no existe un diseño exitoso que permanezca dentro de los límites de seguridad como para realizar una misión a Marte", comenta Cucinotta. "El poner demasiado material aislante de la radiación alrededor de la nave la haría demasiado pesada como para despegar, de modo que necesitamos encontrar materiales aislantes de la radiación que sean más livianos, y probablemente debemos desarrollar medidas médicas que contrarresten el daño causado a las células por los rayos cósmicos". El científico comenta que uno de los obstáculos más grandes para el progreso en esta área es la "incertidumbre en el tipo de daño celular que ocurre cuando existe exposición a los rayos cósmicos. Aún tenemos mucho que aprender".

Derecha: "Tierras distantes", por Pat Rawlings, artista de la NASA/SAIC. [Más información]

Otra pregunta fundamental: ¿Cómo afectan las llamaradas solares a los astronautas? Fred y Matroshka no han experimentado tormentas intensas de radiación solar durante su estancia en la Estación Espacial Internacional (EEI).

"El espectro de energía de los eventos solares y la manera en la cual las dosis de radiación cambian de un órgano a otro serán bastante diferentes de lo que hemos visto hasta ahora con los rayos cósmicos", comenta Cucinotta.

Para hallar la respuesta, los científicos han recreado la radiación intensa de llamaradas solares gigantes aquí mismo en la Tierra, y Matroshka ha sido elegida como la desafortunada voluntaria para experimentar la explosión. ¡Un astronauta virtual se encuentra a punto de ser sometido a una llamarada solar artificial!

Manténgase en sintonía con Ciencia@NASA para conocer la segunda parte de este artículo, en el cual se explorarán estos nuevos experimentos así como un ejemplo histórico de una llamarada solar extrema que, en 1972, estuvo a punto de impactar contra las misiones Apollo cuyo destino era la Luna.

Nueva predicción sobre el ciclo solar

Un panel de expertos lanza una nueva predición sobre el máximo
del presente ciclo solar. Pero el comportamiento reciente del Sol
indica que nada es seguro aún.

Mayo 29, 2009: Un panel internacional de expertos, dirigido por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (National Oceanic and Atmospheric Administration o NOAA, en idioma inglés) y patrocinado por la NASA, ha hecho pública una nueva predicción para el siguiente ciclo solar. El Ciclo Solar 24 llegará a su máximo, dicen, en mayo de 2013, con una cantidad de manchas solares menor al promedio.

"Si nuestra predicción es correcta, el Ciclo Solar 24 tendrá una cantidad máxima de 90 manchas, el número más bajo de todos los ciclos contados desde 1928, cuando el ciclo solar 16 alcanzó un pico de 70 manchas", dice el jefe del panel, Doug Biesecker, del Centro de Pronósticos del Clima Espacial (Space Weather Prediction Center, en idioma inglés) de la NOAA.

Derecha: Una llamarada solar observada en diciembre de 2006 por el satélite GOES-13 de la NOAA.

Es tentador describir a un ciclo de estas características como "débil", o "suave", pero eso podría dar una impresión equivocada.

"Aún estando por debajo del promedio, cualquier ciclo solar es capaz de producir condiciones climáticas espaciales severas", hace notar Biesecker. "La gran tormenta geomagnética de 1859, por ejemplo, tuvo lugar durante un ciclo solar de tamaño similar al que estamos prediciendo para 2013".

La tormenta que se produjo en 1859, conocida como el "Evento Carrington" en honor al astrónomo Richard Carrington, quien presenció aquella tremenda llamarada solar, electrificó cables de transmisión, provocó incendios en oficinas de telégrafos y produjo auroras boreales tan brillantes que se podía leer el diario bajo su luz entre rojiza y verdosa. Un informe reciente, proporcionado por la Academia Nacional de las Ciencias, llegó a la conclusión de que si una tormenta similar ocurriese en la actualidad podría causar entre 1 y 2 billones de dólares en daños a la infraestructura de nuestra sociedad altamente tecnológica, y llevaría de cuatro a diez años lograr una completa recuperación. A modo de comparación, el huracán Katrina causó daños por "tan sólo" 80 a 125 mil millones de dólares.

Arriba: Esta gráfica que representa la cantidad de manchas solares muestra el máximo de intensidad medido en el ciclo pasado, en color azul, y el máximo de intensidad predicho para el próximo ciclo, en color rojo. Crédito: Centro de Predicción del Clima Espacial/NOAA. [Más información]

El pronóstico más reciente se basa en la revisión de una predicción anterior, hecha en 2007. Ese año, un panel de expertos, dividido en dos posturas, creía que el mínimo solar ocurriría en marzo de 2008, seguido de un fuerte máximo solar en 2011 o de un máximo débil en 2012. Los modelos en pugna daban diferentes respuestas y los investigadores estaban ansiosos por saber a cuál se acercaría más el Sol.

"Ocurrió que ninguno de los dos modelos era totalmente correcto", dice Dean Pesnell, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales, quien era el representante de la NASA en dicho panel. "El Sol se está comportando de una manera inesperada y muy interesante".

Los investigadores han sabido del ciclo solar desde mediados de 1800. Las gráficas que representan la cantidad de manchas solares contadas desde aquellos días se asemejan a una montaña rusa; suben y bajan con un período de aproximadamente 11 años. A simple vista, parece ser un patrón regular, pero predecir los picos y los valles ha resultado ser algo problemático. Los ciclos varían en longitud, aproximadamente entre 9 y 14 años. Algunos picos son altos, otros son bajos. Los valles son usualmente cortos y duran apenas un par de años, pero a veces se extienden y se vuelven mucho más largos. En el siglo 17, el Sol se hundió en un período de 70 años sin manchas, el cual se conoce en la actualidad como el Mínimo de Maunder, y aún intriga a los científicos.

Arriba: Cantidad promedio de manchas solares por año, entre 1610 y 2008. Los investigadores creen que el recién iniciado Ciclo Solar 24 será similar al ciclo que tuvo su máximo de intensidad en 1928, indicado con una flecha roja en la gráfica. Crédito: NASA/MSFC

Ahora mismo, el ciclo solar está en un valle —el más profundo del último siglo. En 2008 y 2009, el Sol ha batido récords de la Era Espacial respecto de la cantidad más baja de manchas, del viento solar débil y de la baja irradiancia solar. Han transcurrido más de dos años sin que el Sol emita una llamarada solar de dimensiones significativas.

"En nuestras carreras profesionales, nunca habíamos visto nada semejante", dice Pesnell. "El mínimo solar ha durado mucho más de la fecha que predijimos en 2007".

En los últimos meses, sin embargo, el Sol ha comenzado a mostrar señales de vida, aunque muy timoratas. Pequeñas manchas y "proto-manchas" solares comienzan a aparecer con mayor frecuencia. Enormes corrientes de plasma en la superficie solar (conocidas como "flujos de zona") comienzan a incrementar su intensidad y se mueven lentamente hacia el ecuador solar. Los radio astrónomos han detectado un pequeño pero significativo aumento de las emisiones solares en ondas de radio. Todas estas cosas son las precursoras de un despertar del Ciclo Solar 24 y forman la base del nuevo, y casi unánime, pronóstico proporcionado por el panel de científicos.

De acuerdo con el pronóstico, el Sol debería de permanecer en calma durante, al menos, un año más. Desde el punto de vista de las investigaciones, esas son buenas noticias porque el mínimo solar ha demostrado ser más interesante de lo que cualquiera hubiese imaginado. La baja actividad solar tiene un efecto profundo sobre la atmósfera terrestre, pues le permite enfriarse y contraerse. La basura espacial se acumula en órbita alrededor de la Tierra porque hay menos arrastre aerodinámico. El tranquilo viento solar produce menos tormentas magnéticas alrededor de los polos de la Tierra. Los rayos cósmicos que normalmente son rebotados por el viento solar, se cuelan en cambio hacia el interior del ambiente cercano a la Tierra. Hay otros efectos secundarios, también, que pueden solamente ser estudiados conforme el Sol permanezca en calma.

Mientras tanto, al Sol poco le importan los comités humanos. Podría haber más sorpresas, concuerdan los panelistas, y con ello más revisiones del pronóstico.

"Adelante, marque su calendario para mayo de 2013", dice Pesnell. "Pero márquelo con lápiz".

Despierte y huela el aroma a café... ¡en la Luna!

Científicos de la NASA desarrollan tecnología de punta para generar
energía en la Luna basándose en un invento del siglo 19.

Mayo 15, 2009: ¿Alguna vez se ha preguntado cómo prepararía su taza de café por la mañana si viviera en otro planeta o, tal vez, en la Luna? La bebida humeante sería obligatoria en una fría mañana lunar.

Pero con escasa luz solar, sin carbón o madera para quemar, y sin agua corriente para generar energía hidroeléctrica, ¿cómo podríamos preparar una taza de café, y mucho menos el desayuno, o calentar la casa o alimentar los equipos de soporte y las herramientas que se necesitan para vivir y trabajar allí?

La NASA, mientras planea un futuro puesto en la Luna, ha estado haciendo estas preguntas recientemente.

Hay más de una manera de generar energía en la Luna. La Energía por Fisión en Superficie (Fission Surface Power ó FSP, en idioma inglés) es una de las opciones que la NASA está considerando. Si este método es escogido, una máquina inventada a comienzos de 1800 por los hermanos escoceses Robert y James Stirling podría ayudar para que esto se logre.

Derecha: Concepto artístico de un sistema de Energía por Fisión en Superficie en funcionamiento en la superficie de la Luna.

[Nota del editor: Si tiene preguntas acerca de esta tecnología, comuníquese con el Departamento de Relaciones Públicas del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, teléfono: 256 544 0034.]

Los hermanos Stirling estaban tan orgullosos de su invento que le pusieron su nombre —y con justa razón. Con el tiempo, la máquina de Stirling —que podría haber sido una pequeña máquina, confiable y eficiente— ha incrementado su reputación aquí en la Tierra y, algún día tal vez, demostrará su valor en la Luna.

"Quienes habiten un puesto en la Luna van a necesitar una manera segura y eficiente de generar luz, calor y electricidad", dice Mike Houts, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA. "La máquina de Stirling, digna de confianza, tiene las características adecuadas. No solamente es confiable y eficiente, sino que además es limpia y versátil".

La NASA ha unido sus esfuerzos con el Departamento de Energía de Estados Unidos con el propósito de desarrollar la tecnología de Energía por Fisión en Superficie para producir calor y alimentar con él la máquina de Stirling que, a su vez, convertiría esa energía calórica en electricidad para que pueda ser usada por los exploradores lunares.

No queda aún claro si este tipo de sistema de generación de energía será adoptado por la NASA, pero realmente tiene cualidades muy atractivas. Houts explica: "Una ventaja clave de este sistema es que no necesitaría luz solar para funcionar. Un sistema FSP podría ser usado para proveer energía a cualquier hora, en cualquier lugar, en la superficie de la Luna o de Marte. Podría ser usado en los polos y lejos de los polos, podría sobrevivir a una fría noche lunar y trabajaría adecuadamente en lugares como cráteres profundos que siempre están en tinieblas. Ni siquiera una de esas arremolinadas tormentas de polvo marcianas que tapan la luz del Sol podría detener su funcionamiento".

Arriba: Concepto de referencia de un sistema de Energía por Fisión en Superficie. Haga clic en la imagen para obtener más detalles. Crédito: Mike Houts/NASA.

La máquina que planea la NASA solamente necesitaría producir alrededor de 40 kilovatios de potencia, o menos —justo lo necesario para alimentar un puesto en la Luna.

"Este nivel de potencia es alto para los estándares espaciales actuales, pero es extremadamente bajo para los estándares terrestres", dice Houts. "Es alrededor de 1/20.000 de lo que un reactor típico puede producir en la Tierra. En la Luna, necesitaríamos solamente un reactor pequeño —la porción abastecida con combustible mediría apenas 25 cm por 45 cm (10 pulgadas por 1,5 pies de largo)".

Podría proveer más energía con menos masa que otros sistemas de generación de energía. El sistema completo, un radiador montado sobre una máquina de Stirling, que a su vez está montada sobre un reactor, podría guardarse en un espacio pequeño dentro de un vehículo de alunizaje.

Antes de desarrollar el sistema final, Houts y su equipo están ahora poniéndolo a prueba con energía no-nuclear para llevar a cabo las pruebas de concepto.

"Estamos haciendo pruebas en un vacío térmico para aprender cómo hacer funcionar y controlar el sistema en la Luna", dice Houts. "Estamos usando calentadores de resistencia para simular el calor nuclear. Las resistencias eléctricas producen calor".

Después de que la prueba del sistema demuestre la viabilidad del concepto, el equipo podría recibir instrucciones de construir el "verdadero sistema", esta vez basándose fuertemente en la experiencia con reactores estadounidenses y de otros países.

Arriba: Concepto artístico del Sistema de Energía por Fisión en Superficie insertado en regolito lunar.

"Estaría hecho de acero inoxidable y funcionaría con dióxido de uranio. Esta combinación ha sido usada en reactores terrestres alrededor del mundo, así que los científicos e ingenieros están acostumbrados a manejarla".

La unidad no estaría activa durante el lanzamiento, pero sería "encendida" una vez que estuviera instalada en la superficie de la Luna, donde estaría rodeada por un escudo para prevenir cualquier daño que pudiese causar la radiación emitida por el dispositivo.

"Sería muy seguro", dice Houts. "Y la belleza de este sistema es que sería prácticamente autoregulable".

Así es como funcionaría: Dentro del reactor, hay un manojo de pequeños tubos llenos de uranio. En la parte exterior del reactor hay tambores de control —un lado de cada tambor refleja neutrones y el otro lado los absorbe, otorgando así una manera de controlar la tasa a la cual se reflejan los neutrones que escapan del núcleo del reactor. Para encender la unidad, se enciende el lado absorbente de cada tambor de control, lejos del núcleo del reactor, de modo que el material reflectante mira hacia adentro y envía a los neutrones que escapan de regreso al núcleo. Esto da como resultado un incremento en la cantidad de neutrones disponibles, lo cual permite que se genere una reacción en cadena autosustentable, que produce calor.

Un refrigerante (que está formado por una mezcla de sodio y potasio)* fluye a través de los espacios entre los tubos, recoge el calor térmico producido por el uranio en reacción y transfiere el calor al motor de Stirling. Este motor hace entonces su magia** para generar electricidad. Mientras tanto, el refrigerante, que se ha "liberado" de una parte de su cargamento (el calor) para enviarlo al motor de Stirling, circula de regreso al núcleo del reactor, donde recoge el calor nuevamente y está listo para repetir el ciclo entero.

El sistema usaría solamente una pequeña cantidad de combustible —1 kilogramo de uranio cada 15 años —y aún tendría suficiente reactividad como para funcionar durante décadas.

"Le damos una vida útil de 8 años, sin embargo, porque algo más podría fallar antes de que se acabe el combustible".

Después de apagarlo, la radiación emitida por el sistema disminuiría rápidamente. Un sistema de reemplazo podría ser fácilmente reinstalado en el mismo sitio.

Después de todo, ¡quizás haya una gran demanda de café caliente allí arriba!

La bacteria salmonela revela sus secretos a bordo del transbordador espacial

El ambiente de ingravidez del espacio confunde a la bacteria salmonela

y le hace creer que se encuentra dentro de los intestinos humanos.

¿El efecto? Una bacteria más agresiva.

Mayo 6, 2009: ¿Qué te sucede salmonela?

Ésta es la pregunta que han estado haciéndose los investigadores desde el momento en que la bacteria salmonela, cultivada a bordo del transbordador espacial, regresó a la Tierra mostrando entre 3 y 7 veces más virulencia que sus contrapartes cultivadas en tierra bajo idénticas condiciones. Descubrir por qué sucede esto podría ayudar a resguardar a los astronautas de enfermedades y llevaría a implementar nuevos tratamientos contra la intoxicación producida por los alimentos y otras enfermedades comunes en la Tierra.

Nuevas investigaciones llevadas a cabo por Cheryl Nickerson (de la Universidad Estatal de Arizona) y sus colegas no sólo explican por qué la bacteria salmonela está más activa en el espacio, sino también cómo volver a calmarla.

"Creemos que lo que está ocurriendo es que el ambiente de ingravidez del espacio confunde a la bacteria salmonela y le hace creer que se encuentra dentro de los intestinos humanos", dice Nickerson. "Es un fenómeno mecánico que tiene que ver con 'la fricción ocasionada por los líquidos' (cizallamiento de fluidos)".

Derecha: Fotomicrografía de la bacteria salmonela. Cortesía del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste. [Imagen ampliada]

Los microbios de salmonela pueden detectar la fuerza del líquido que se mueve al pasar por su superficie externa. Esta "fricción ocasionada por los líquidos" actúa como una señal, que el microbio utiliza para saber el lugar del cuerpo donde se encuentra. Generalmente, la salmonela logra ingresar al cuerpo dentro de los alimentos que ingiere una persona. Justo en la parte media del sitio con forma de tubo que forman los intestinos, la mezcla de jugos gástricos y alimentos a medio digerir (similar a un líquido) es agitada considerablemente; esto provoca que la fricción ocasionada por los líquidos sea elevada.

Pero, a medida que la bacteria salmonela se acerca a la pared de los intestinos, se va escurriendo entre los diminutos espacios localizados entre las microvellosidades (protuberancias similares a un cabello) que recubren la mucosa intestinal. Es en ese lugar que la célula se protege del movimiento de agitación y la fricción ocasionada por los líquidos disminuye hasta alcanzar niveles muy bajos. Y en ese mismo sitio la célula de la bacteria atraviesa el intestino hasta el torrente sanguíneo para causar una infección. De modo que tendría sentido que una bacteria que esté experimentando poca fricción ocasionada por los líquidos altere la actividad de aquellos genes que la ayudan a sobrevivir y cause una infección.

Las simulaciones realizadas por computadora han mostrado que la cantidad de fricción ocasionada por los líquidos que experimenta la bacteria en el ambiente de ingravidez del espacio es parecida a la que existe en los pequeños espacios de la pared intestinal, dice Nickerson. "Un vuelo espacial es un entorno de baja fricción ocasionada por los líquidos".

El equipo de investigación de Nickerson observó la bacteria salmonela de dos vuelos llevados a cabo por el transbordador espacial a la Estación Espacial Internacional: STS-115, en septiembre de 2006, y STS-123, en marzo de 2008. Los investigadores descubrieron 167 genes que permanecen más o menos activos en las bacterias más agresivas en comparación con las bacterias que no realizaron el vuelo. Los científicos identificaron también un "interruptor principal" que regula aproximadamente una tercera parte de estos genes, una proteína llamada Hfq. La actividad de esta proteína también se vio afectada por las condiciones de fricción ocasionadas por los líquidos durante el vuelo espacial.

Arriba: La astronauta Heidemarie Stefanyshyn-Piper, de la NASA, inicia el experimento de la bacteria salmonela durante la misión del transbordador espacial STS-115. [Imagen ampliada]

Ahora que los científicos saben qué genes y proteínas contribuyen a exacerbar el efecto de virulencia, están utilizando esta información con el fin de desarrollar nuevas estrategias, como vacunas y tratamientos, para combatir la enfermedad causada por la ingestión de alimentos que contienen la bacteria salmonela.

El equipo de investigadores ya encontró una manera prometedora de combatir la virulencia extra de la salmonela: añadir una pizca de iones. Cuando Nickerson y sus colegas cultivaron la misma cepa de la bacteria en un medio que contenía concentraciones más altas, de cinco iones (potasio, cloruro, sulfato, magnesio y fosfato), ¡la virulencia de la bacteria que realizó el vuelo espacial dejó de aumentar!

"Las células son cosas graciosas ", dice Nickerson. "Si les das demasiado o muy poco de algo a lo que ellas están acostumbradas, te sorprenden con su manera de responder."

La mayor parte de los genes que son activados por el ambiente de baja fricción ocasionada por los líquidos, en el vuelo espacial, está involucrada en el transporte de estos iones hacia dentro y hacia afuera de las células, de modo que podría existir una conexión. Todavía se están llevando a cabo las investigaciones relacionadas con el efecto de este ion, dice Nickerson, pero ella especula que esto podría, en un futuro, llevar al desarrollo de nuevas formas de utilizar estos iones para evitar las infecciones producidas por la salmonela.

"Una de las preguntas que me hace la gente es: '¿Cómo se te ocurrió estudiar la bacteria [salmonela en el espacio]?' Yo doy vuelta la pregunta y digo: '¡Cómo no se me ocurrió!'", relata Nickerson. "En cada una de las ocasiones en que los científicos hemos estudiado los microbios bajo circunstancias extremas, hemos obtenido increíbles ideas sobre cómo funcionan. Los vuelos espaciales son otro de los ambientes extremos que permanecen sin explorar, relativamente."

"Para mí, esto fue algo que no tuve que pensar siquiera."

Mercurio activo

Una sonda de la NASA que sobrevoló la superficie de Mercurio
ha revelado que el planeta está más activo de lo que se esperaba.

Abril 30, 2009: Una nave espacial de la NASA que sobrevoló la superficie de Mercurio ha revelado que la atmósfera, la magnetósfera y el pasado geológico del planeta exhiben un mayor nivel de actividad del que los científicos sospecharon. La sonda también descrubrió la cuenca de un gran impacto, llamada "Rembrandt", que mide cerca de 690 km (430 millas) de diámetro.

Estos nuevos descubrimientos y otros más están informados en cuatro artículos publicados en la edición del 1 de mayo de la revista Science. Los datos provienen de la nave MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging o Superficie, Ambiente espacial, Geoquímica y Cálculo de la distancia de Mercurio). El 6 de octubre de 2008, MESSENGER voló sobre Mercurio por segunda vez, capturando de este modo más de 1.200 imágenes del planeta, en color y en alta resolución.

Derecha: La cuenca de impacto Rembrandt descubierta por MESSENGER durante su segundo sobrevuelo de Mercurio, en octubre de 2008. Crédito de la imagen: NASA/Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins/Instituto Smithsoniano/Instituto Carnegie de Washington. [Más información]

"Este segundo sobrevuelo de Mercurio proporcionó muchos descubrimientos", dijo Sean Solomon, quien es el investigador principal de la sonda, en el Instituto Carnegie de Washington. "Una de las mayores sorpresas fue lo mucho que [la magnetósfera de Mercurio] ha cambiado respecto de lo que vimos durante el primer sobrevuelo, en enero de 2008".

La magnetósfera es una región del espacio alrededor de Mercurio que está envuelta por el campo magnético del planeta. El viento solar repleto de ráfagas que presionan contra la burbuja de magnetismo puede disparar tormentas magnéticas y otros fenómenos relacionados con el estado del tiempo en el espacio.

"Durante el primer sobrevuelo, MESSENGER midió campos magnéticos del planeta, de tipo dipolar, relativamente tranquilos. Los científicos no detectaron ninguna característica dinámica que no fueran algunas ondas de Kelvin-Helmholtz", dice James Slavin, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales. Slavin es un coinvestigador en la misión y autor principal de uno de los artículos.

"Pero el segundo sobrevuelo fue una situación totalmente diferente", relató. MESSENGER observó una magnetósfera muy dinámica con "reconexiones magnéticas" que tenían lugar a una tasa 10 veces mayor que la que se observa en la Tierra durante los intervalos más activos. "La alta tasa de inyección de energía del viento solar fue evidente en la gran amplitud de las ondas de plasma y las grandes estructuras magnéticas medidas por el magnetómetro de la nave espacial durante todo el encuentro".

Arriba: Concepto artístico de la sorprendentemente activa magnetósfera de Mercurio. Crédito de la imagen: Imagen producida por la NASA/Centro Goddard para Vuelos Espaciales/Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins/Instituto Carnegie de Washington. Imagen reproducida por cortesía de Science/AAAS. [Más información]

Otro resultado excitante es el descubrimiento de una gran cuenca de un impacto, hasta ahora desconocida. La cuenca Rembrandt tiene más de 700 kilómetros (430 millas) de diámetro y, si se hubiera formado en la costa este de Estados Unidos, se extendería una distancia como la que hay entre Washington D.C. y Boston.

Rembrandt se formó hace aproximadamente 3.900 millones de años, cerca del final del período de bombardeo intenso en el sistema solar interior, sugiere el científico de MESSENGER Thomas Watters, autor principal de otro de los artículos. Rembrandt es importante, no sólo porque es grande, sino también porque está proporcionando a los investigadores la posibilidad de ver la superficie de Mercurio, lo cual no ha sucedido con otras cuencas.

"Esta es la primera vez que vemos terreno expuesto en el piso de una cuenca de impacto en Mercurio, el cual se ha preservado desde que se formó", explica Watters. "Formaciones como las que están reveladas en el piso de Rembrandt, en general, son completamente enterradas por flujos volcánicos".

La mitad de Mercurio era desconocida hasta hace poco más de un año. Globos del planeta estaban en blanco de un lado. Desde entonces, las imágenes proporcionadas por las naves espaciales han revelado el 90 por ciento de la superficie del planeta en alta resolución. Esta cobertura casi global está mostrando, por primera vez, cómo se formó la corteza de Mercurio.

Derecha: En este mapa interpretativo de la superficie de Mercurio, las sombras de color amarillo denotan suaves llanuras de origen volcánico principalmente. Este tipo de terreno cubre aproximadamente el 40% del planeta. La franja blanca (vacía) es la porción de Mercurio que aún no ha sido fotografiada. Crédito de la imagen: NASA/Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins/Universidad Estatal de Arizona/Instituto Carnegie de Washington. [Más información]

"Después de realizar mapas de la superficie, vemos que aproximadamente el 40 por ciento está cubierto por llanuras suaves", dijo Brett Denevi, de la Universidad Estatal de Arizona, en Tempe, quien es miembro del equipo y autor principal de un artículo. "Se interpreta que muchas de estas llanuras suaves son de origen volcánico, y están distribuidas globalmente. La mayor parte de la corteza de Mercurio pudo haberse formado mediante repetidas erupciones volcánicas de manera más parecida a lo que sucedió con la corteza de Marte que de la Luna".

Otro descubrimiento del sobrevuelo es la primera detección de magnesio en la exósfera de Mercurio. La exósfera es una atmósfera ultra delgada donde las moléculas están tan separadas que tienen más probabilidad de chocar con la superficie que entre ellas. El material en la exósfera proviene principalmente de la superficie misma de Mercurio, arrancado por la radiación solar, el bombardeo provocado por el viento solar y la evaporación de meteoroides.

La sonda posee un Espectrómetro de Composición Atmosférica y de Superficie de Mercurio que detectó el magnesio. El hallazgo de magnesio no fue una sorpresa para los científicos, pero la abundancia fue inesperada. El instrumento también midió otros constituyentes exosféricos entre los que se incluyen el calcio y el sodio. Los investigadores creen que grandes cambios diarios en la delgada atmósfera de Mercurio pueden ser causados por la protección variable de su magnetósfera activa.

"Este es un ejemplo de la clase de descubrimientos particulares que el equipo de ciencia combinará para darnos una nueva imagen de cómo se formó el planeta y cómo evolucionó", dice William McClintock, del Laboratorio para Física Atmosférica y del Espacio, en la Universidad de Colorado, en Boulder. McClintock es investigador adjunto y autor principal de uno de los cuatro artículos.

"El tercer sobrevuelo de Mercurio, que tendrá lugar el 29 de septiembre, es nuestro ensayo final para la presentación principal de nuestra misión: la inserción de la sonda en órbita alrededor de Mercurio, en marzo de 2011", dice Solomon. "La fase orbital será como llevar a cabo dos sobrevuelos por día y proveerá una recolección continua de información sobre el planeta y su ambiente durante un año".

"Mercurio se ha mostrado tímido para revelar sus secretos, lo ha ido haciendo de a poco hasta ahora pero, en menos de dos años, el planeta más interno se convertirá en un amigo cercano".

El transbordador espacial Atlantis despega en su última misión al Telescopio Hubble

El transbordador espacial Atlantis llevará a cabo la última
misión de mantenimiento del Telescopio Espacial Hubble.

Mayo 11, 2009: El transbordador espacial Atlantis, con sus siete tripulantes, despegó a las 2:01 p.m. (hora diurna del Este) del lunes 11 de mayo, desde el Centro Espacial Kennedy, de la NASA, en su última misión de mantenimiento del Telescopio Espacial Hubble.

La misión de 11 días del Atlantis incluirá cinco caminatas espaciales para efectuar tareas de renovación en el telescopio Hubble. En esta oportunidad, instalarán instrumentos científicos de la más alta tecnología, destinados a mejorar las capacidades de descubrimiento del telescopio hasta 70 veces más, al mismo tiempo extendiendo su duración hasta, al menos, el año 2014.

Poco antes del despegue, el comandante Scott Altman agradeció a los equipos que hicieron posible el lanzamiento. "Por fin, nuestro lanzamiento ha llegado", dijo Altman. "...Ha sido difícil alcanzar este punto, pero todo el equipo, todos, han trabajado en conjunto para enviarnos hacia el espacio."

Arriba: El transbordador espacial Atlantis despega de la plataforma de lanzamiento 39A del Centro Espacial Kennedy, de la NASA, en Florida, comenzando de esta manera la misión STS-125 destinada a realizar tareas de mantenimiento en el Telescopio Espacial Hubble. Crédito de la fotografía: NASA Televisión

El equipo de Altman en la misión STS-125 está conformado por el piloto Gregory C. Johnson y los especialistas de la misión: Megan McArthur, John Grunsfeld, Mike Massimino, Andrew Feustel y Michael Good. McArthur será el ingeniero de vuelo y liderará las operaciones del brazo robot, mientras que el resto de los especialistas de la misión trabajarán de a pares para poner en práctica las obras en las caminatas espaciales una vez que el telescopio Hubble sea capturado y se lo sujete en la plataforma de carga útil. Altman, Grunsfeld y Massimino son veteranos en misiones en transbordadores espaciales y también en misiones al telescopio Hubble. En cambio, Johnson, Feustel y Good viajan al espacio por primera vez.

La misión STS-125 es el 126to vuelo que se lleva a cabo en transbordador, el 30mo para Atlantis y el segundo de los cinco previstos para 2009. El telescopio Hubble fue enviado al espacio el 24 de abril de 1990, en una misión anterior denominada STS-31. A STS-125 se la llama: Misión de Mantenimiento 4, aunque es técnicamente el quinto vuelo de mantenimiento hacia el telescopio.

"Durante mucho tiempo, el telescopio Hubble ha proporcionado excelente ciencia y bellas imágenes", dijo Ed Weiler, administrador asociado del Directorio de Misiones Científicas de la NASA. "Si la misión de mantenimiento tiene éxito, nos dará un telescopio que seguirá asombrando tanto a los científicos como al público por muchos años."

Entre los más grandes descubrimientos de Hubble se encuentra la edad del universo (13.700 millones de años); el hallazgo de que prácticamente todas las grandes galaxias tienen agujeros negros en su centro; el descubrimiento de que el proceso de formación planetaria es relativamente común; el hallazgo de la primera molécula orgánica en la atmósfera de un planeta que orbita otra estrella; y pruebas de que la expansión del universo se está acelerando (causada por una fuerza desconocida que representa aproximadamente el 72 por ciento del contenido de energía y materia del universo).

La NASA brinda transmisión televisiva y cobertura continua de la misión del Atlantis a través de Internet. Visite: http://www.nasa.gov/ntv o http://www.nasa.gov/shuttle para obtener una cobertura completa.

Una nueva explosión de rayos gamma bate el récord de distancia cósmica

El telescopio espacial Swift, de la NASA, dio aviso sobre una
nueva explosión de rayos gamma, y varios observatorios
alrededor del mundo confirmaron que era la más lejana que
se ha visto hasta ahora.

Abril 28, 2009: El satélite Swift de la NASA y un equipo internacional de astrónomos hallaron una explosión de rayos gamma que provenía de una estrella que murió cuando el universo tenía apenas una edad de 630 millones de años (menos del cinco por ciento de su edad actual). El evento, al que se dio el nombre GRB 090423, es la explosión cósmica más distante que se ha visto.

"La increíble distancia de esta explosión ha excedido nuestras mayores expectativas; realmente fue un estallido que vino del pasado", dice Neil Gehrels, quien es el cientifico principal del proyecto, en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA.

Arriba: GRB 090423 tal y como fue observada por el satélite Swift. La imagen está compuesta por datos que proporcionaron los telescopios UV/óptico y de rayos-X de dicho satélite. Crédito: NASA/Swift/Stefan Immler [Imagen ampliada]

El estallido ocurrió a las 3:55 a.m., hora diurna del Este, el pasado 23 de abril. El satélite Swift rápidamente señaló la explosión, permitiendo de este modo que los telescopios ubicados en la Tierra también apuntaran hacia el blanco antes de que el brillo del estallido se desvaneciera. Astrónomos que trabajaban en ese momento en los telescopios de Chile y de las Islas Canarias midieron por separado el corrimiento al rojo de la explosión. El resultado fue 8,2, cifra que batió el récord previo de 6,7 marcado por una explosión ocurrida en septiembre de 2008. Un corrimiento al rojo de 8,2 corresponde a una distancia de 13.035 millones de años luz.

"Estamos presenciando el deceso de una estrella (y, probablemente, el nacimiento de un agujero negro) en una de las generaciones más jóvenes de estrellas del universo", dice Derek Fox, de la Universidad Estatal de Pensilvania.

Las explosiones de rayos gamma son las explosiones más luminosas del universo. La mayoría de ellas ocurren cuando las estrellas masivas agotan su combustible nuclear. Conforme su núcleo se colapsa, ya sea para formar un agujero negro o una estrella de neutrones, se crean chorros de materia que abren agujeros a través de la estrella y escapan con gran estrépito hacia el espacio. Es ahí cuando pegan contra el gas previamente despedido por la estrella y lo calientan, generando así el brillo posterior que se desvanece pocos días después de la explosión y que es visible en muchas longitudes de onda.

Durante años, los astrónomos han estado a la caza de explosiones de rayos gamma que provinieran de las generaciones más jóvenes de estrellas (y, misteriosamente, han fracasado en encontrarlas). La detección de GRB 090423 es un hito en la búsqueda de explosiones en el rango de corrimientos al rojo de 10 a 20. Se puede hallar más información en: "El caso de las explosiones de rayos gamma extraviadas".

En las primeras tres horas de la explosión que tuvo lugar el 23 de abril, Nial Tanvir, de la Universidad de Leicester, en el Reino Unido, y sus colegas, informaron la detección de una fuente infrarroja en la posición indicada por el satélite Swift. Los investigadores utilizaron el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido (United Kingdom Infrared Telescope o UKIRT, en idioma inglés), en Mauna Kea, Hawai.

Al mismo tiempo, Fox dirigió sus esfuerzos a obtener imágenes infrarrojas del brillo posterior a la explosión usando el Telescopio Gemini Norte, en Mauna Kea. La fuente apareció en imágenes hechas a longitudes de onda más largas, pero estuvo ausente en la imagen tomada a la longitud de onda más corta, de 1 micrómetro. Esta "marginación" corresponde a una distancia cercana a los 13.000 millones de años luz.

Derecha: Concepto artístico de una explosión de rayos gamma en acción. Haga clic en la imagen para ver una serie de animaciones. Crédito: NASA/Swift/Cruz deWilde.

Conforme Fox difundió la noticia sobre el récord de distancia, más y más telescopios alrededor del mundo fueron apuntados hacia ese lugar para observar el brillo posterior a la explosión antes de que se desvaneciera por completo.

En el Telescopio Nacional Galileo, en La Palma, Islas Canarias, un equipo que incluía al astrónomo Guido Chincarini, de la Universidad de Milan-Bicocca, en Italia, determinó que el brillo posterior a la explosión fue de 8,2. El equipo de Tanvir, que reunió observaciones casi simultáneas usando uno de los Telescopios Muy Grandes (Very Large Telescopes o VLT, en idioma inglés), del Observatorio Europeo del Sur (European Southern Observatory o ESO, en idioma inglés), en Cerro Paranal, Chile, llegó a la misma conclusión.

"Es un increíble hallazgo", dice Chincarini. "Y lo que lo hace aún más interesante es que un telescopio que lleve el nombre de Galileo haga este descubrimiento durante el año en que estamos celebrando el aniversario número 400 de la primera observación astronómica realizada por Galileo con un telescopio".