Indicis de supernoves en els meteorits i en els fòssils

Si porteu un anell d'or heu de saber que porteu un record d’una explosió d’una supernova,  ja que tots els elements que tenen nuclis més pesats que el ferro (platí, or, plata, plom, urani, per exemple) no han pogut ser sintetitzats en l’activitat normal d’un estel sinó que han necessitat la tremenda energia d’una explosió d’una supernova. Una supernova pot lliberar en dues setmanes tanta energia com la produïda per mil milions d’estels com el sol durant quatre mil milions d’anys.  En l’any 2003 es van trobar a l’Antàrtida dos meteorits primitius que contenen sílice (diòxid de silici) amb uns isòtops, l’existència dels quals no es pot explicar per cap procés intern del sistema solar.  Un dels istòtops és l’oxigen 18 (l’ordinari és O16).  Aquest isòtop apunta a la seva formació en una supernova del tipus II anterior al sistema solar, l’explosió deguda al col.lapse d’un estel massiu. És possible que l’explosió d’una supernova com aquesta hagués induit la formació del sistema solar.

 

 

Imatge d’un dels meteorits trobats a l’Antàrtida

En una segona història,  s’han trobat alguns àtoms de ferro 60 en fòssils de bacteris i es creu que aquest isòtop del ferro hauria provingut d’una supernova que va explotar fa uns 2,2 milions d’anys, no massa prop de nosaltres, ja que,  en cas contrari , no seríem aquí per explicar-ho.  Aquest isòtop te una mitja vida força curta, per tant no esperaríem trobar-lo a la Terra si no provingués de l’espai, però se’l va descobrir fa uns anys en l’escorça de ferromanganesi en el fons oceànic.  Això feia pensar que podrien haver-hi traces en els fòssils d’un tipus de bacteri anomenat magnetotàctic que s’orienten cap el pol nord quan s’observen en un microscopi.  I un científic, anomenat Shawn Bishop, que treballa a la Universitat Tècnica de Munic,  ha descobert alguns àtoms de Fe60 en aquests fòssils fent servir un espectroscopi de masses amb accelerador.  Per altra banda els astrònoms saben que un cúmul estelar anomenat Scorpio Centauri va passar relativament prop de la Terra fa uns 2,2 milions d’anys i es podien haver produït diverses explosions de supernoves en aquest cúmul.

 

  

Els bacteris magnetotàctics formen cadenes de cristalls de magnetita per orientar-se. Imatge de Shawn Bishop.

 

El spin dels forats negres

 

En el centre d’aquesta galàxia, anomenada NTC-1365, i situada a 60 milions d’anys-llum hi resideix un forat negre supermassiu,  equivalent a la massa de dos milions de sols,  i que té un diàmetre que és vuit vegades la distància entre la Terra i la Lluna.  Els forats negres es caracteritzen només per tres números: massa, carga i spin (que depèn de la velocitat de rotació).  La massa no és molt difícil de calcular si , per exemple, observem els estels que es mouen al voltant del forat negre. Fins ara no s’havia pogut mesurar el spin.  Aquesta proesa tècnica s’ha assolit combinant mesuraments de dos observatoris, un terrestre i un d’ espacial, de raigs X.  La velocitat a la que va la “frontera”  d’aquest forat negre és del 84% de la velocitat de la llum.  La massa i la velocitat de rotació d’aquest forat negre distorsionen de gran manera l’espai temps i són un lloc molt útil per a fer comprovacions més afinades de la teoria de la relativitat general d’Einstein que,  en aquestes circumstàncies,  es diferència notablement de la teoria de Newton.

 

 

Visió d’un artista de la regió al voltant d’un forat negre

Què ens revela el satèl·lit Planck?

Aquesta imatge obtinguda gràcies al satèl·lit europeu Planck és la de la radiació de fons corresponent a quan l’univers tenia uns 380.000 anys i la prova més definitiva del Big Bang.  Es la imatge del moment quan l’univers es va fer transparent, ja que, al baixar la temperatura per efecte de l’expansió,  els protons van captar electrons i es van produir els primers àtoms neutres d’hidrogen. Aquesta  llum ens arriba en forma de radiació de microones descoberta, per casualitat, per Penzias i Wilson als quals se’ls va concedir el premi Nobel.  Els diferents colors representen variacions en la temperatura de menys d’ una deumil·lèsima de grau. Aquestes variacions en la temperatura són degudes a petits excessos de matèria que es van fer més grans per mitjà de la força de la gravetat i van donar estructura a l’univers.

La pregunta més interessant és de on provenen aquestes petites aglomeracions de matèria i els físics tenen  raons per a sospitar que es deuen a fluctuacions que van tenir lloc molt abans, de fet  una milmilionèsima d’una bilionèsima d’una bilionèsima de segon desprès del Big Bang, és a dir un senyal que prové dels principis del temps.

Els humans hem estat sempre fascinats per les qüestions còsmiques. Com va començar l’univers? De on prové? Estem sols en l’univers?  El intent de contestar aquestes preguntes no ens donarà una millor torradora o un avió més ràpid, però és remarcable que la ciència moderna ens reveli aspectes del nostre univers que estan canviant les nostres perspectives sobre aquestes qüestions còsmiques fundacionals.

Com el gran art, la música o la literatura, la ciència canvia com nosaltres pensem sobre nosaltres mateixos i el nostre lloc en el cosmos. Això és tan important com tots els avenços tecnològics que la ciència ha fet possibles.

Les dades del Planck encara no han estat totalment analitzades però ja ens diuen que l’univers és una mica més vell del que crèiem (13.800 milions d’anys en lloc de 13.700 milions) i hi han anomalies intrigants.   L’hemisferi nord de l’espai té punts calents i freds més grossos que el sud i hi ha un punt fred  especialment gran en l’hemisferi nord que sembla que no hi hauria de ser.

Aquestes són algunes de les reflexions que es fa  Lawrence M. Krauss director del Origins Project de la Universitat Estatal d’Arizona i autor del llibre “A Universe from Nothing”

 

 

¿Com evolucionarà la fabricació en els països avançats?

Segons el professor de Harvard,  Ricardo Hausmann, fabricar és ordenar de forma intel.ligent. La naturalesa no ens presenta el món en la forma que desitgem i, per tant, hem de reordenar-lo. Per fer-ho necessitem informació sobre com ha de ser aquest ordre, coneixement de com construir-lo i energia per a fer-ho. Moltes de les revolucions del passat han estat focalitzades en aquest tercer aspecte, el de l’energia.  La revolució que s’està produint en aquest moment està liderada per la informació. Els materials dels que està composat un Boeing 747 o un iPhone són força corrents i el seu cost és d’uns pocs euros el kilogram. Però el cost per kilogram del Boeing o de l’iPhone és de milers d’euros.  La major part del valor està en el contingut d’informació. 

 

Els països emergents concentren una gran part de la fabricació mundial, però necessiten de la maquinaria, els nous materials i el know-how que provenen d’altres països més avançats.  Per això Alemanya ven tantes màquines a la Xina.

 

En tècniques de fabricació avançada avui en dia hi ha dos desenvolupaments importants. Un és l’ús cada vegada més intensiu de la tecnologia digital. I en tenim dos tipus d’exemples. Un és el prototipatge digital. Avui dia quan es fabrica un nou producte sofisticat, abans de fer un prototip físic, es fa una simulació per ordinador.  Les grans empreses ja disposen d’aquestes eines, inclús les que no són pròpiament d’alta tecnologia. Procter and Gamble, per exemple,  ha usat milions d’hores d’ordinador per a dissenyar les pastilles del detergent Tide  (i la forma de fabricar-les) que consisteixen en tres capes de detergent, líquid per a treure les taques i abrillantador,  tot rodejat d’un film que es dissol en la rentadora. Resultat: es fabrica una pastilla cada segon amb un taxa de defectes de menys d’una en mil milions.  Les petites empreses americanes no disposen d’ordinadors tan potents (això es coneix com High Performance Computing o HPC) i col·laboren amb les universitats com ho ha fet una empresa que fabrica bombes d’aigua, de més de 170 anys d’antiguitat.

 

El segon exemple seria la impressió digital en 3D que permet fer també prototips o petites sèries de nous productes. Exemple:  una mà prostètica de titani que s’ha muntat a partir de 46 peces impreses en 3D. En el futur el laboratori  americà que ho ha aconseguit, espera imprimir-la d’un sol cop.

 

El segon desenvolupament important que pot ajudar a que es mantinguin llocs de treball de fabricació a Occident és un nou tipus de robot.  La indústria americana de l’automòbil usa ja milers de robots per a muntar els cotxes, però aquests són només útils per a grans sèries,  ja que són costosos de re-programar pels petits lots de la infinitat de versions que avui desitgen els consumidors en molts dels productes de consum.  Els antics robots han d’estar separats dels humans perquè poden causar accidents. La nova generació de robots serà molt més flexible i podrà interactuar de forma segura amb els humans i repartir-se la feina de la forma més òptima possible. L’humà farà allò en el que superi al robot i el robot farà allò en el que sigui més eficient.  Aquests robots seran molt més fàcils de programar i es farà com s’instruiria a un humà mostrant-li com s’han de fer les coses.   En un recent experiment s’ha construït la carrosseria d’un 4 x4 militar, el Humvee,  a partir d’unes planxes, usant un equip d’un robot i un enginyer recent graduat i ho van fer en 10 hores a un cost de 1.150 dòlars. Un grup de control de dos especialistes ho van fer en 89 hores i van facturar 7.075 dòlars.   El que és curiós és que el cap del primer equip va ser el robot! Abans el robot s’havia instruït ell mateix com fer les soldadures, a base de fer proves i optimitzar les vint variables que cal ajustar per a fer una bona soldadura.

 

Baxter, robot  de nova generació de Rethink Robotics

 

1) ¿ Per què les dones pareixen amb dolor? . 2) La nostra herencia genètica té gens de diverses espècies humanes.

1)En les espècies humanes, a l’adoptar la postura vertical i caminar sobre dues cames, va provocar un estrenyiment dels malucs i en les dones el canal del part també es va fer més estret.  Al mateix temps, el creixement del cervell i el de la caixa cranial van fer més difícil el part.  Sembla que això va passar quan el cervell va arribar en els adults a uns 850 g.  La solució va ser tenir uns parts prematurs. Es per aquesta raó que els infants humans neixen molt menys desenvolupats que els seus cosins els goril·les. Per a que un infant humà nasqués tan desenvolupat com el d’un goril·la caldria que l’embaràs durés uns 20 mesos cosa que impossibilitaria el naixement sense una cesària.

 

¿Per què l’evolució va facilitar aquest canvis si això provocava riscos en la mare i feia que infant fos tan desvalgut al néixer?  Sembla que la resposta és els avantatges que un cervell més potent donaven en la flexibilitat en l’adaptació als canvis en el medi ambient.  De totes maneres l’espècie humana no és la única que té dificultats al parir. En algunes espècies de micos també els parts són difícils,  però la raó és que l’infant ha de néixer molt madur per a procurar-se l’aliment ell mateix aviat,  ja que s’alimenten d’insectes que són poc nutritius i això fa que la mare no el pugui alletar gaire temps.

 

2)Un altre tema interessant és la coexistència de diverses espècies humanes al llarg de la major part de la història evolutiva del gènere homo.  Fa només 40.000 anys la nostra espècie coexistia amb els Neanderthals i els floresiensis.  Fins ara la teoria més acceptada és que la nostra espècie provenia de l’Africa, substituint a espècies més arcaiques sense que s’haguessin aparellat.  Recentment, però analitzant l’ADN s’ha descobert que part de la nostra herència genètica prové d’altres espècies, els neandertals entre elles. Els no africans tenim avui entre un 1 i un 4% de gens de Neanderthals probablement resultat d’aparellaments que van tenir lloc a l’Orient Mitjà fa uns 50.000 a 80.000 anys.   També s’ha vist que certes ètnies  (polinesis, aborígens australians) tenen entre un 1 i un 6% de gens d’una altre espècie trobada a Sibèria, els denisovans. ¿ Quins beneficis pot haver tingut aquesta hibridació?  Se sap, per exemple, que alguns no africans porten un gen que prové dels Neanderthals, el STAT2, en el cromosoma 12 que constitueix una defensa enfront de patògens vírics.