Ciencia bajo demanda

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Las grandes naciones emplean varias estrategias para mostrar su poderío. En el caso de China, una forma ha sido mediante la ruta de la seda. De manera muy simplificada, esta gran potencia se encuentra empleando sus excedentes para construir carreteras, ferrocarriles y buques a fin de unirla con varios países de Asia, Europa y África. Así también, ha abierto bancos con la intensión de fomentar el desarrollo. Incluso está invirtiendo en América; por dar un ejemplo, es evidente su impacto en Ecuador. Australia ya forma parte de la nueva infraestructura asiática.

Además, China está realizando exploraciones espaciales, desde la trasmisión vía satélite de señales, empleando partículas enlazadas que ayudarán a encriptar mensajes de manera más segura, hasta la exploración lunar.

La misión Chang’e honra a la diosa china de la Luna. Era esposa del arquero Yi que destruyó nueve de los diez soles que existían antiguamente porque su alta temperatura era responsable de numerosas sequías. En recompensa le regalaron el elixir de la eternidad, que él pensaba compartir con su amada. Un día, Fengmeng trató de robar el elixir mientras Yi salió de cacería. Para evitarlo, Chang’e se lo bebió, y decidió irse a vivir a la Luna para la eternidad.

El proyecto lunar chino consiste en cinco misiones que incluyen exploración directa de la Luna y recolección de muestras para su análisis en laboratorios terrestres. Chang’e 5 visitará nuestro satélite en el 2019 y el proyecto a largo plazo consiste en misiones humanas entre 2015 y 2030.

La cuarta de las misiones Chang’e 4 se posó en el lado oculto de la Luna durante el mes de diciembre. Se eligió un sitio donde está expuesta la corteza lunar. La idea es tomar muestras para conocer el origen de nuestro satélite. Hasta ahora ignoramos si se formó al mismo tiempo que la Tierra como un sistema doble, o si impactó sobre la superficie de nuestro mundo un astro del tamaño de Marte que envió material al espacio, y que éste terminó integrándose para formar nuestro satélite.

Una ventaja de explorar el lado oculto de la Luna es para analizar la viabilidad de instalar allá varios telescopios robotizados. Asimismo, algo favorable es que nuestro satélite no tiene atmósfera, de modo que las imágenes serían tan nítidas como las de los telescopios espaciales. La otra es que la Tierra no se ve desde ese hemisferio lunar, por lo que su luz no opacaría las imágenes.

Chang’e 4 incluso transporta un experimento que diseñaron estudiantes, incluye capullos de gusanos de seda y varias plantas. La idea es ver cómo responden a la baja gravedad lunar, seis veces menor que la terrestre, y a los rayos cósmicos. Éstas son partículas que llegan al espacio a grandes velocidades; en el caso de la Tierra la interacción con la atmósfera impide su llegada, que de otra manera producirían lesiones en nuestras células. La idea de enviar este pequeño laboratorio es mostrar a la humanidad cómo China le apuesta a la juventud.

A largo plazo se podrían tomar minerales de la Luna para abastecer misiones colocadas allá. Adicionalmente, se planea extraer helio 3 para emplearlo como combustible en proyectos espaciales de largo alcance. Cada cohete que transporta sondas desde la Tierra requiere de una cantidad inmensa de combustible, pues para salir al espacio exterior debe vencer la atracción gravitacional terrestre. Si se construyen cohetes en la Luna, con robots y materiales locales, incluido el combustible, será más fácil enviar sondas al espacio ya que los objetos pesan seis veces menos en nuestro satélite que en la Tierra.

Para propagar el éxito de Chang’e 4 se construyeron millones de modelos de vehículos lunares que pronto inundarán los mercados mundiales. Con esto y más vemos cómo China desea mostrar su poderío.

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Pienso que es el momento de comenzar a atender la demanda de la educación superior para todos los mexicanos. Es imposible que las grandes universidades aumenten su matrícula para dar cabida al medio millón de personas que rechazan. La única solución para satisfacer la demanda es ofrecer educación de calidad a distancia.

El primer paso para lograr esto es la instalación de internet de alta velocidad en todas las ciudades mexicanas y equipar numerosas aulas virtuales; con personas entrenadas en educación a distancia para ayudar a los nuevos usuarios a usar las plataformas existentes.

Una universidad debe enseñar conocimiento universal, de allí su nombre. Debe ofrecer una gama amplia de carreras y realizar investigación: generar nuevo conocimiento, y difundir la cultura. Una universidad que ofrece unas cuantas carreras no es en realidad una universidad, sino una escuela.

Algo que se podría hacer para que aun las escuelas pequeñas tuvieran acceso a una diversidad de disciplinas es integrar a un grupo de especialistas pertenecientes a las grandes instituciones académicas, para elegir y diseñar cursos a distancia que no sólo se puedan cursar para fortalecer las nuevas universidades que se piensan construir, sino las existentes y sobre todo para entrenar a cualquier persona que desee cursar educación superior. Sólo mediante cursos a distancia se podrá masificar la enseñanza. Los cursos estarían a cargo de grupos multidisciplinarios que incluyan a los grandes maestros de las universidades más prestigiadas acompañados de especialistas en educación y evaluación en línea. Para masificar la educación de ser posible habría que combinar la educación presencial y remota, donde las materias técnicas se aprendieran en las empresas.

En mi opinión, habría que comenzar impartiendo clases de español, el uso correcto de la lengua es imprescindible para entender y comunicar. También habría que ofrecer cursos de historia, inteligencia artificial, ética, así como materias de distintas carreras, en particular las técnicas. Que durante los primeros años de educación a distancia se recibiera una educación universal combinada con materias de especialidad.

Considero que es fundamental enseñar inglés; el dominio de esta lengua abriría las puertas de la educación a distancia que ofrecen las universidades norteamericanas mejor calificadas, los MOOCs: Massive Open Online Courses. En general muy pocos alumnos certifican estos cursos porque su manejo del inglés es insuficiente, y sobre todo porque la formación que recibieron en el bachillerato no cubre los conocimientos necesarios para comprender los MOOCs, pues son de alto nivel. Así que si hubiese cursos en línea de distintos niveles de inglés, más cursos básicos, en modalidad a distancia se podrían formar lo suficiente bien a los alumnos para que pudiesen aprobar los MOOCs. Aun sin obtener los certificados de las universidades norteamericanas, los alumnos aprenderían qué es de lo que se trata y, más tarde, por medio de exámenes las universidades locales podrían ofrecer la certificación. Es decir, lo importante es aprender, de preferencia en las mejores universidades posibles, y para eso se necesitan fundamentos fuertes que se podrían adquirir por educación en línea.

Si las universidades mexicanas colaboran, impartiendo cada una algunos cursos a distancia, siempre de gran calidad, poco a poco se iría construyendo una base educativa para consolidar la formación de las nuevas universidades.

Es evidente que no todas las carreras se pueden aprender en línea, pues en ocasiones se requiere de realizar prácticas. Así que sólo unas clases y unas cuantas carreras se podrían cursar de manera remota. Sin embargo, si un chico tomó cursos técnicos a distancia, se puede incorporar a las industrias, donde complementaría su formación con prácticas laborales, y de esta manera, ingresaría a trabajar con mejores bases para entrenarse y prosperar.

Es difícil tomar cursos en línea. En general, pertenecer a un grupo escolar es estimulante, se puede estudiar y trabajar en equipo ‒que es la manera moderna de funcionar‒, haciéndole preguntas en tiempo real al docente. No obstante, para el medio millón de mexicanos que quieren aprender ya la formación remota es la única solución. Por cierto, así como los habitantes de todo el mundo se benefician de los MOOC’s norteamericanos, los de habla hispana se beneficiarían de los mexicanos.

¿Cómo se financiaría este proyecto? Si las grandes universidades se asociaran con la SEP, ésta construiría las aulas virtuales, dotándolas con equipo y personal, y a cambio las instituciones académicas generarían cursos de actualización a distancia, que tantos profesores demandan para mejorar sus prácticas docentes.

Si a largo plazo contamos con centenares de buenos cursos en línea, cada quien va a poder aprender lo que quiera cuando quiera.

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Una de las fortalezas de la ciencia es poderse comunicar de manera precisa. Para eso se requieren unidades de medición que sean iguales para todos, como son el segundo para el tiempo, el metro para la longitud, o el kilogramo para la masa.

Las unidades de medición son arbitrarias; algunas se definieron poco después de la Revolución francesa. El segundo era 1/8,6400 de un día, que es el tiempo que le toma a la Tierra dar una vuelta en torno a su eje; el metro fue 1/10,000,000 de la mitad del meridiano terrestre, y el kg el peso de un decímetro cúbico de agua. Con el tiempo se construyeron mejores relojes, el metro y el kilogramo fueron una barra y un bloque de platino e iridio. Sin embargo, la Tierra se va frenando, y los objetos de metal se desgastan. Hoy en día se requiere de gran precisión en las medidas, así que se buscaron nuevas maneras de definirlas. Lo ideal es que cada unidad provenga de una constante de la naturaleza, que no cambia; de tal manera que no haya objetos como un metro o un kilo patrón; sino que un investigador pueda calcular su valor con instrumentos de precisión. Ejemplos de constantes de la naturaleza son la velocidad de la luz en el vacío y su frecuencia para un color determinado.

En la actualidad, el segundo se define como 9,192,631,770 periodos de la frecuencia la radiación que emiten los átomos de cesio. Y el metro es distancia que recorre la luz en 1/299,792,458 segundos. Ambas unidades están basadas en propiedades universales de la luz.

La constante de Planck permite calcular la energía de una partícula de luz, dependiendo de su frecuencia; su valor es 6.62607015 x 10^-34 kg m²/seg. Dado que se expresa en unidades de kilogramos, metros y segundos puede emplearse para definir la masa; pues ya tenemos maneras universales para medir el tiempo y la distancia.

De manera simplificada, la nueva medida del kilogramo requirió construir una esfera de silicio puro de un kilogramo y una balanza de Kibble de gran precisión.

La balanza de Kibble levita la esfera por medio de un campo magnético generado con corriente eléctrica, se mide cuántos amperes son requeridos para lograrlo. El número de amperes es un múltiplo de la constante de Planck.

A partir de mayo de 2019 la nueva definición de kg estará en términos de la constante de Planck: 6.62607015 x 10^-34 m² kg/seg. De aquí a esa fecha habrá tiempo para distribuir versiones pequeñas de la balanza de Kibble en los laboratorios de metronomía del mundo. El sistema inglés también estará anclado a este nuevo estándar; la libra es ahora 0.453592 kg.

Las unidades de medida siguen siendo arbitrarias; la novedad es que ahora se podrá medir con mayor precisión el kg y la referencia será una constante universal.

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El laboratorio robotizado InSight se posó en la superficie ecuatorial de Marte en noviembre pasado, el sitio es plano y desértico. InSight no se desplazará; tomará imágenes de su entorno y medirá la velocidad del viento. Su misión es medir las ondas sísmicas y el trasporte de calor del interior marciano a la superficie.

Uno podría preguntarse qué sentido tiene invertir tanto dinero en esta misión; 150 millones de dólares, habiendo tantas necesidades apremiantes en el mundo. El motivo principal es satisfacer la curiosidad humana. Para conocer mejor a la Tierra es necesario comparar a otros mundos y así tratar de averiguar como surgió la vida.

La atmósfera marciana es mucho más tenue que la terrestre, por eso fue tan complejo el amartizaje de Insight; pues unos cuantos paracaídas no son suficientes para un descenso suave y preciso. Justo esta atmósfera delgada no es capaz de fundir la mayor parte de los meteoritos que caen en la superficie marciana; por lo tanto, cuando alguno impacta genera ondas sísmicas. Éstas se propagan y se refractan ‒cambian de dirección‒ o se absorben, dependiendo de la composición del interior del planeta. Así, con las mediciones del sismógrafo sabremos con qué frecuencia se producen impactos de meteoritos; además, analizaremos si en Marte se producen temblores por tectónica de placas como los terrestres.

La teoría actual de formación del sistema solar propone que los planetas se integraron hace 4,500 millones de años por aglomeración de cuerpos menores y que las rocas más densas migraron al interior. Así como un trompo se bambolea, la Tierra y Marte lo hacen, tienen un movimiento de precesión (movimiento que hace referencia al cambio de dirección en el espacio y que se presenta en el eje de rotación). Nuestro mundo tiene ciclos de 26,000 años y Marte de 175,000. InSight analizará a detalle la precesión marciana, lo que arrojará información sobre la estructura del núcleo y su formación.

InSight realizará una perforación de 5 metros para medir la temperatura a distintas profundidades. Así se podrá estimar qué tanta energía fluye desde el núcleo de Marte hasta el exterior, producto del enfriamiento del planeta desde que se originó, como el decaimiento de elementos radioactivos. En la Tierra la temperatura aumenta entre 25 y 30°C cada kilómetro de profundidad, debido a que el núcleo caliente emite 47 terawatts, comparados con los 173,000 terawatts que recibe del Sol.

Como cualquier gran proyecto, InSight ha generado nueva tecnología que a la larga se adecuará para innumerables productos comerciales. Las naciones invierten en ciencia espectacular no sólo por prestigio, sino para innovar y, en principio, mejorar la calidad de vida de las personas. Los grandes proyectos multinacionales como el de colocar instrumentos en Marte, son ejemplo de lo mucho que se logra cuando las personas se ponen de acuerdo para el bien común.

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A principios de este año el telescopio espacial Hubble, gracias al efecto del lente gravitacional, logró captar una imagen detallada de SPT0615-JD, la galaxia más distante que hasta ahora conocemos y que es tan antigua como el universo.

No es sencillo descubrir objetos remotos porque la intensidad de la luz disminuye con la distancia. Además, en el caso de las galaxias, que son conglomerados de miles de millones de estrellas, las más alejadas son distintas a las más cercanas, poseen menos estrellas y por lo tanto son menos brillantes, lo cual dificulta su observación.

La luz de los astros tarda cierto tiempo en llegar desde donde están hasta la Tierra, entre más lejos se encuentren, les toma más tiempo, no sólo por la distancia sino porque el universo se está expandiendo de manera acelerada. La consecuencia es que vemos a los astros no como son, sino como fueron. La radiación de las galaxias espirales cercanas toma millones de años en llegar, en cambio de las más lejanas tarda miles de millones de años. Es decir, en astronomía siempre se observa el pasado.

Ver lo que fue tiene una ventaja; si observamos galaxias semejantes, cada vez más alejadas, podemos observar su evolución. Desde cómo son ahora, cómo es nuestra galaxia y sus vecinas, hasta cómo fueron hace cientos o miles de millones de años.

Dado que la luz que recibimos de las galaxias más remotas es tan débil, se utiliza la técnica de lentes gravitacionales para observarlas. Cuando está en nuestra línea de visión un hoyo negro súper masivo, como los que están en los centros de las galaxias, y detrás de éste se halla una galaxia lejana, la atracción gravitacional del hoyo negro pliega la luz de la galaxia lejana como si fuera una lente y la concentra, aumentando su brillo. Así que la podemos ver a pesar de su enorme distancia.

Las lentes gravitacionales suelen deformar las imágenes, sin embargo, la calidad de la luz, su gama de colores, y su espectro, nos permite conocer las condiciones físicas del cuerpo emisor, por ejemplo, en este caso el tipo de estrellas que forman la galaxia lejana.

Se ha descubierto que esta galaxia tan lejana, SPT0615-JD, se formó hace 13,300 millones de años, y el cosmos inició su expansión hace 13,800 millones de años. Por medio del telescopio Hubble también se ha podido ver que es mucho menor que nuestra Vía Láctea, ya que a lo largo de su evolución las galaxias se fusionan. Por ejemplo, la Vía Láctea ha absorbido varias galaxias y dentro de miles de millones de años se fusionará con Andrómeda. Las estrellas de la galaxia más remota están compuestas de hidrógeno y helio, a diferencia de las estrellas cercanas como el Sol, que poseen el resto de los elementos químicos, los cuales fabrican las estrellas durante su evolución y arrojan al espacio cuando mueren.

La información detallada de SPT0615-JD se obtuvo gracias a 900 horas de exposición con el telescopio espacial Spitzer y 100 horas con el Hubble. Lo que es fantástico es que si hubiese una civilización similar a la nuestra en SPT0615-JD, nos verían a nosotros como nosotros los vemos a ellos porque nuestra radiación también le tomaría 13,300 millones de años en llegar hasta allá. Verían una galaxia en formación, y es posible que ellos ahora habiten en una hermosa galaxia espiral.

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Si usted cree en la astrología, ¡ese extraño enamoramiento que no lo deja en paz se debe a 2016 H03, nuestra pequeña casi Luna!

Ya en serio, los astrónomos sabemos que la astrología no tiene ningún fundamento científico y la estadística no muestra parecidos particulares entre las personas que nacen en el mismo instante; ni que nos enamoramos por la influencia de los astros. Lo que sí sabemos es descubrir y analizar cuerpos celestes, en particular los que presentan órbitas extrañas en torno de la Tierra.

El Asteroide 2016 H03 se traslada en torno al Sol cada 366 días y en cada órbita se aproxima a la Tierra (NASA, JPL, Caltech).

Se le conoce como “2016 H03” a un pequeño asteroide irregular de 41 metros de diámetro que atrapó la Tierra cuando pasó por su vecindad. En la actualidad se traslada en torno al Sol con un periodo de 366 días, pero cuando está más lejos de la estrella primero pasa más allá de la órbita terrestre y en el ciclo siguiente se coloca entre nuestro mundo y nuestra estrella. Esta extraña órbita ha sido estable durante al menos cien años y continuará siéndolo varios siglos más. Por fortuna este asteroide no colisionará contra nosotros. Cuando 2016 H03 está más cerca se encuentra 38 veces más lejos que la Luna y cuando está del lado opuesto la distancia es 100 veces mayor. Esta micro Luna es tan pequeña que no puede observarse a simple vista ni con un telescopio mediano.

La mayor parte de los asteroides están entre Marte y Júpiter y en una región más allá de Plutón: el Cinturón de Kuiper. De vez en cuando chocan entre sí y arrojan fragmentos al espacio, en su camino los planetas los interceptan, y una cantidad considerable terminan incorporándose al Sol. De los 194 satélites planetarios registrados sólo 19 son esféricos, los demás son lunas fragmentadas o asteroides capturados como es el caso de las dos lunas de Marte y de 2016 H03.

En realidad, existe una gran variedad de mini lunas que orbitan la Tierra, la gran mayoría sólo tiene unos cuantos metros de diámetro. Un ejemplo es 2003 YN₁₀₇, que fue nuestro satélite durante años, sin embargo, ya se alejó debido a la atracción gravitacional del Sol.

El nombre 2016 H03 es poco atractivo, de manera que en la próxima reunión de la Unión Astronómica Internacional se considerará la pertinencia de ponerle otro. Cualquier persona puede hacer propuestas, para esta luna u otro astro, o característica superficial, como un volcán o un cráter, pero no puede ser el apelativo de una persona viva ni el de un líder religioso o político.

Por cierto, existen unos 18,000 asteroides que se acercan periódicamente a la Tierra, por fortuna ninguno impactará a nuestro mundo en el futuro cercano.