viernes, 30 de octubre de 2009

Librandola con la libración

Un cuerpo dado del sistema solar tiene siempre algún movimiento propio. Y cuando vemos animaciones de los planetas los vemos moviéndose en sus órbitas de manera muy limpia y elegante, rodeando al Sol y trazando unas muy bonitas de bien definidas trayectorias elípticas.

También con los satélites naturales, se les ve moviéndose de manera elegante y muy digna en torno a sus planetas respectivos trazando sus propias elipses. Y por supuesto nuestro satélite, se mueve también en una elipse. Y ya se ha mencionado que la Luna se encuentra en un estado de "amarre" gravitatorio con la Tierra, esto implica que siempre vemos la misma cara de la Luna. Entonces solo podemos ver el 50% ¿verdad?, por lo tanto, si queremos fotografiar la Luna sin que la cámara salga de nuestro planeta solo podemos fotografiar el 50% ¿verdad? Es decir, la Luna ira orbitándo a la Tierra en su respectiva elipse y siempre nos dejará ver solo el 50% de su superficie ¿cierto?... pues no.


Esquema de la órbita de la Luna. Se ve el efecto de la elongación de la órbita en la libración este-oeste (arriba) y de la inclinación del plano orbital lunar en la libración norte-sur (abajo).

Resulta que con un poco de paciencia podemos ver, desde la Tierra, el 59% de la superficie de la Luna. Esto es gracias a que el movimiento de nuestro blanco y cacarizo satélite es mas complejo de lo que se suele pensar.

En primer lugar el plano en el que orbita la Luna no es el mismo que el plano del ecuador, por lo que en ocasiones está "mas hacia el norte" o "mas hacia el sur" por lo que un observador en algún punto de la Tierra verá en ocasiones un poco mas o menos de las regiones polares de la Luna. Y si consideramos que la órbita de la Luna es elíptica entenderemos que habrá fechas en las que la Luna no solo será mas grande o mas pequeña por variar su distancia sino que le veremos un poco de los "costados". Este fenómeno de ver partes adicionales de la Luna por efecto de la órbita es lo que se conoce como "libración lunar". Y es lo que permitiría a un astrónomo amateur armado con paciencia y una cámara fotografiar el 59% de la Luna, inclusive pueden hacer una animación como la inferior:



Animación de la Luna en diferentes fechas, mostrando el efecto de libración lunar, tanto la libración norte-sur como la este-oeste.



martes, 27 de octubre de 2009

¡Todos al agua!

Hace unos 400 millones de años los animales comenzaron el camino para colonizar la superficie de la tierra, hace unos 370 millones ya existían animales con extremidades que los podían sacar completamente del agua. Este es considerado como uno de los momentos mas relevantes en nuestra evolución y en general como un evento fundamental en la historia de la vida en la Tierra.


Pakicetus, vivió hace 53 millones de años.

Y aparte del interés histórico, se tiene el científico, ya que la evolución de las extremidades usadas fuera del agua y consecuentemente los mecanismos especializados, tales como las alas de aves y murciélagos y la mano humana no son mas que variantes de las aletas de los peces. El camino para salir del agua, ya fue explorado en la entrada "La mano del pez" especificando el muy ligero cambio que se requirió, en términos genéticos, para transformar una aleta en una pata. Pero se dió también el proceso inverso, es decir, la evolución de un animal terrestre a uno marino.


Indohyus, de hace 48 millones de años.

Me refiero a la evolución de los mamíferos marinos en particular de las ballenas. Los primeros ancestros que claramente se separaron de su linea evolutiva de criaturas terrestres fueron los Pakicetus, criaturas de hace 53 millones de años que eran unos animales carnívoros muy parecido a los lobos pero con pezuñas y colas mas largas y gruesas. La relación entre Pakicetus y las ballenas se debe a la estructura del oído, ya que es tan especial que solo las ballenas y los Pakicetus la tienen. De igual manera, los dientes del Pakicetus eran mas parecidos a los de los tiburones y ballenas que a los de los lobos. Aún así el Pakicetus era un animal completamente terrestre.


Kutchicetus, de hace 55.8 a 40 millones de años.

Después del Pakicetus, algunas otras especies aparecen en el registro fósil que, como en muchos otros casos, permiten rastrear el paso de una forma definida de animal a otra muy diferente. Pero lo que llama la atención sobre el paso del Pakicetus a las ballenas modernas es la falta de dirección que tiene la evolución y se muestra como un argumento mas en contra del antropocentrismo. Veamos como es esto.


Ambulocetus (su nombre significa "ballena que camina"), vivió de hace 50 a 59 millones de años.

En el caso del Pakicetus, las características que tenía en común con las ballenas modernas (hago la aclaración por que se considera al Pakicetus como la primer ballena) y que luego les heredó eran resultado de adaptaciones hechas en tierra para un animal que se la pasaba en suelo firme. Pero las características que fueron dando a las ballenas su forma actual vendrían después, al pasar cada vez mas tiempo en el agua las siguientes especies en la lista de descendientes. Entre estas están el nadar ondulando el cuerpo de arriba a abajo, como la columna vertebral de un mamífero que camine en cuatro patas, mientras que los peces y tiburones nadan oscilando la columna hacia los lados. Otra característica de las ballenas es el hecho de tener crías vivas, tal como los mamíferos terrestres y a diferencia de los peces y tiburones que ponen huevos, y luego las madres amamantan a tales crías.


Rhodoncetus, de hace 47 millones de años.

Pero ¿Por que son la ballenas un argumento mas en contra del antropocentrismo? Una manifestación del antropocentrismo (tendencia de pensar que el ser humano es lo más importante en el universo) es la opinión de que la vida "debe" de alguna manera llevar hacia la inteligencia en el sentido humano. Es decir, que el "camino" de la evolución es generar especies cada vez mas inteligentes. Pensar que el mismo camino que llevó a la aparición de humanos en la Tierra se ha de repetir en cualquier otro mundo habitado. Pero las ballenas y su truculenta historia muestran como esto es falso.

Protocetus, de hace 45 millones de años.

De animales marinos que se adaptaron para aprovechar una oportunidad (explotar un ecosistema virgen en tierra firme) y luego regresar al mar adaptándose para explotar una nueva oportunidad (un nicho vacío como depredadores marinos), la historia de las especies, no solo de las ballenas es una de oportunidades imprevistas que se aprovechan cuando es posible y se dan las condiciones.

No es que las patas sean mejores de las aletas es simplemente que en ese lugar, en esa época, para ese animal, era mejor apoyarse sobre sus extremidades que usarlas para nadar. Luego para algún descendiente lejano, fue mejor usar sus extremidades para nadar que para apoyarse. Lejos de tener un plan "fijo" la directriz de la evolución es simple: sobrevive, como sea, donde sea, sobrevive.


Basilosaurios, de hace 38 millones de años.

De igual manera, no somos "mejores" que alguna otra especie por el hecho de tener la habilidad de resolver ecuaciones y construir ciudades (como al ballena no es mejor que nosotros por poder aguantar la respiración mas tiempo), simplemente somos diferentes.


Durodon, contemporáneo de los Basilosaurios.

Y la supervivencia de una especie no es algo que cuente con planeación a largo plazo, se trata del "aquí y ahora". Es en el "aquí y ahora" cuando los seres con las adaptaciones adecuadas den origen a una nueva especie y los demas mueran. Y lo que se entiende por "adaptaciones adecuadas" cambia según el lugar, tiempo y especie muy particular, y no son un solo juego de "adaptaciones adecuadas" sino que pueden ser muchas combinaciones diferentes, nadar, volar, correr, cambios de conducta, cambios metabólicos o de tamaño, todos son candidatos a solución de algún problema dado. Claro, es probable que una especia simplemente no genere una adaptación adecuada (las mutaciones son aleatorias) lo cuál suele ser la mayoría de los casos, cuando esto pasa, la especie se extingue.


Cototerium, ya era una ballena muy parecida a las modernas donde los orificios nasales se encuentran sobre la cabeza.

Si el ser inteligentes fuera "el destino" y por lo tanto, aquellas especies que lo logren fueran "las mejores" no quedarían especies microscópicas ni plantas. El hecho de que existan ballenas que haya habido Ictiosurios y que los humanos coexistamos con bacterias implica la falta de dirección que tiene la evolución y en sí la falta de un "propósito" la falta de un "propósito" para la vida en la tierra aparte de sobrevivir. El ver la inteligencia como la mejor solución se debe a que es nuestra solución. O visto de otra forma, ya que para una ballena lo mejor es poder nadar, pues ¡todos al agua!


Árbol familiar de las ballenas, incluyendo a los angulados, mostrando el largo y tortuoso camino que sigue la evolución. Si todo fuera planeado, con un solo resultado como "optimo" no habría tal diversidad en un grupo tan pequeño.



miércoles, 21 de octubre de 2009

Historia Mundial 21

Eón Fanerozoico (actual)
Era Cenozóica (actual)
Periodo Cuaternario de hace 2.58 millones de años hasta hoy.

Probablemente pueda escribir mas sobre estos últimos 2.58 millones de años que sobre los anteriores 4,500. Llegamos al periodo Cuaternario, el final de nuestro recorrido por la historia de nuestro mundo y el periodo en el cuál ocurren los últimos y decisivos pasos de nuestra evolución.


Uno de los eventos relevantes del Cuaternario es la expansión de la biósfera hasta la órbita baja. La última expansión de la biósfera fue hace mas de 500 millones de años, cuando la vida en su forma mas sencilla colonizó tierra firme.


Pero regresemos al final de la última entrada, cuando el joven istmo de Panamá apenas unía Norte y Sur América. Esto alteró las corrientes marinas y consecuentemente la distribución de calor en la Tierra. Un efecto de esta alteración fue el comienzo de periodos de glaciaciones frecuentes y la desertificación de la región norte de África y el descenso en los niveles de humedad en todo el continente.

Por lo general no me meto a tal detalle sobre los cambio climatológicos, pero este en particular fue muy importante. La reducción en las selvas donde habitaban los primeros homínidos que se la pasaban cómodamente refugiados en las ramas de los árboles comiendo cuanto fruto tenían a su alcance (y tenían muchos) les impuso un cambio en las condiciones de vida que marcaría a su especie y al mundo para siempre. La menor humedad implicó menos arboles, el paso de selva a savána y la perdida del habitat ideal de estas criaturas. Este fue el primero de una serie de pasos que dieron origen a un evento poco frecuente en la evolución, el paso de conducta de herbívoro a carnívoro de un tiempo tan corto. El tan curioso cambio se dio por que si bien se perdieron los arboles repletos de frutas se ganó la oportunidad de consumir carne, no de animales cazados por estos homínidos primitivos sino, extraída de las sobras de los grandes carnívoros (en especial los felinos).



Ejemplos de productos generados en el cuaternario. En ambos casos se trata de la misma filosofía, tomar sustancias de la tierra y someterlas a procesos diversos para modificarlas y darles la forma que sirva a algún propósito. Ambas son de prácticamente el mismo momento en la historia en la escala que hemos tratado en este blog.

En cada ocasión en la que esto sucedía implicaba una modificación extensa al pasar de la antigua especie a la nueva, pero en el caso de los primeros homínidos, no fue así. El cambio fue tan rápido que los procesos metabólicos apenas se ajustaron para procesar las proteínas de la carne consumida mientras preservaban la dependencia en los vegetales y frutos como forma de extracción de nutrientes. Pero la estructura física si se modificó y se pasó de tener un sistema digestivo tipo "barril" como el de los herbívoros donde llevar a cada la muy lenta digestión de las plantas a un sistema mucho mas pequeño tipo "botella" como el de los carnívoros. Este nuevo escenario generó una nueva familia de especies, un conjunto de criaturas como nunca antes se habían visto. Eran omnívoros con sistema digestivo de carnívoro y con un problema muy particular, ¿como quitarle la comida a seres mucho mas fuertes, ágiles y con sentidos mucho mas finos?

Este problema se podía solucionar al menos parcialmente si se aprovecha una fuente de proteínas que suele no explorarse por los felinos, la médula de los huesos. Bien, el homínido podría esperar a que el felino case algo y se coma casi todo salvo al medula de los huesos y que deje estos últimos abandonados. Pero luego ¿como saco la médula si esta dentro del hueso y ni las fuertes mandíbulas de los tigres dientes-de-sable la lograron sacar? Afortunadamente, los homínidos tenían sus manos libres y un pulgar con el cuál manipulaban frutas ( o cualquier objeto de tamaño parecido) y un cerebro con la habilidad analítica como para que se les ocurriera usar otros elementos de su entorno como ramas y piedras para romper el hueso y ahuyentar a hienas y otros carroñeros. La reducción en el tamaño antes mencionada del sistema digestivo implicó también una economía en cuanto a la energía que este consumía, energía que ahora el animal podía utilizar para impulsar otro sistema que consume mucha energía, el sistema nervioso. En estos pocos millones de años, cambiamos intestino por cerebro y adquirimos la habilidad de manipular nuestro entorno.

He aquí lo relevante de este grupo y por qué se marca al periodo cuaternario como el momento en la historia en la cuál aparecen los primeros miembros de un nuevo tipo de animal. Ya había animales-que-comen-plantas, animales-que-respiran-oxigeno, animales-que-comen-animales, animales-que-caminan-sobre-la-tierra y animales-que-vuelan pero nunca criaturas así, nunca animales-que-modifican-su-entorno o mejor dicho, animales-que-entienden-su-entorno.

El cuaternario vio la llegada de las glaciaciones repetitivas, una modificación insignificante en la posición de los continentes y algunos ajustes en el nivel del mar. Pero sin duda el evento mas relevante fue la aparición de la familia que entendería, controlaría y cambiaría al mundo y que eventualmente expendería el imperio de la vida mas allá de los límites del planeta; la familia Homo Sapiens (incluyendo sus tres miembros, los Arcaicus, Neanderthalis y Sapiens).

Un relato de la historia del universo sería al menos tres veces mas largo y tendría que abarcar tantos ambientes diferentes que me sería imposible escribirla. Y aunque esta serie de entradas termine aquí aun podremos especular sobre lo que depara el futuro. Habrá nuevos continentes, nuevos ambientes, nuevos retos para la vida y nuevas especies que desafíen esos retos y ambientes. Dentro de unos millones de años algún otro periodo iniciará y si todo marcha como se planea, pronto una historia de la vida tendrá que incluir también a la Luna y Marte (al menos en los próximos 50,000 años, después, otros cuerpos serán parte de nuestras biósferas, pero eso ya serán temas para algún "blogger" del futuro lejano).


Si llegamos a Australia y América, es cuestión de tiempo antes de que pisemos Marte.



lunes, 19 de octubre de 2009

Brillando bajo presión

Una buena forma de pensar en una estrella, tal como el Sol, es como si fuera una olla de presión. Es un sistema que contiene material que se calienta por la entrada de energía de una fuente dada y que se ve obligada a regular su temperatura por medio de diversos mecanismos que permiten la salida de energía de diferentes formas.


Estructura del Sol, la superficie no es mas que una de las capas mas exteriores del Sol y la que funciona como regulador, evita la fuga descontrolada de la energía producida por el núcleo, mientras permite que una fracción de ella sea transmitida al espacio.

En una olla de presión, la substancia a calentar es el agua, la entrada de energía es la flama debajo de la olla y los mecanismos de salida de calor son la radiación térmica (el calor) que se despide de las paredes externas de la olla en forma de rayos infrarrojos, la convección del aire que rodea la olla (el aire que se calienta se lleva parte del calor) y el vapor que sale despedido por la válvula (esta es el agua mas caliente que contiene la olla y por lo tanto al salir disparada se lleva calor).

En el caso de la olla, el diseño le permite acumular una gran cantidad de calor y por lo tanto aumentar al temperatura por que los mecanismos de salida de calor no son tan eficientes como el proceso de entrada de energía, la exposición a la flama.


Arriba, estructura de un par de manchas solares causadas por lineas de campo magnético que salen y entran del Sol.
Abajo, distribución típica de manchas en el sol.

En el caso del sol, el proceso de producción de energía y el de su expulsión deben de mantenerse con igual efectividad pues de lo contrario una gran cantidad de claro será almacenado y el sol se expandiría.Por lo tanto, el hecho de que el Sol preserve su tamaño implica que la cantidad de energía que sale por su superficie (mas bien, su fotosfera) es igual a la que se produce en su núcleo.

Esto nos ayuda a entender la actividad solar, ya que si bien es sol es relativamente estable, pasa por ciclos de actividad que están bien catalogados y estudiados. Y estos ciclos son necesarios en el sol ya que la eficiencia de las capas exteriores (en particular, la fotosfera) no es exactamente tan alta como debería de ser, por lo que se acumula energía que luego se libera en forma de manchas solares (curiosamente cuando se tienen manchas solares el sol brilla mas) y otros fenómenos. Estos mecanismos funcionan como válvulas que se están abriendo y cerrando en torno a un punto de equilibrio.

En estas fechas, el sol se encuentra en un mínimo pero ya esta saliendo, así que se espera que pronto su actividad aumente considerablemente. Pero además de las estrellas pequeñas y tranquilas como el sol, existen otras que se caracterizan por tener conductas mucho mas antisociales, estas son la mayoría de los tipos de estrellas llamadas variables.


Erupción solar, una de las formas que tiene el Sol de liberar energía. Estas son anomalías en el campo magnético que hacen que parte del plasma (material muy susceptible a campos magnéticos) sea disparado al espacio.

Mientras planeo otras entradas sobre estrellas variables les invito a seguir la actividad solar para presenciar esta parte del ciclo solar.


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miércoles, 14 de octubre de 2009

Historia Mundial 20

Eon Fanerozóico (actual)
Era Cenozóica (actual)
Periodo Neógeno, de hace 23 a 2.58 millones de años


El periodo Neógeno fue el segundo de los tres que marcan la era de dominio de los mamíferos. Este periodo se vio marcado por cambios en los dos grupos dominantes (aves y mamíferos) y algunos pequeños cambios en la geografía del planeta se serían de vital importancia para el futuro.


Depósitos de minerales ricos en sal en la región que hace millones de años fue el fondo del Mediterráneo.

Después de la rápida evolución de las aves y mamíferos que llegó después de la extinción masiva de hace 65 millones de años algunas especies comenzaron a especializarse aumentando su tamaño de manera considerable dado origen a la Mega-fauna tan popular de la prehistoria. En particular se dio una división muy interesante, en Sur América aparecen y dominan durante varios millones de años especies de gigantes de aves depredadoras, mientras que en Norte América y lo que hoy es el viejo mundo aparecen especies de mamíferos depredadores, en particular los felinos.


Smilodon, ejemplo avanzado de la familia de los felinos, de los principales depredadores mamíferos.

Entre los hechos mas curiosos de este periodo fue la desecación del Mediterráneo. Esto se dio por la elevación o cierre temporal (la causa exacta aún no está determinada) del estrecho de Gibraltar. Al bloquearse el flujo de agua desde el Atlántico, la perdida de agua por evaporación del Mediterráneo superó a la ganancia por el flujo de los ríos que desembocan en él. El resultado fue la continua caída del nivel del mar en esta región. Pero no solo se tenía un mar mas bajo, sino que al tener menos agua la sal se concentraba mas y se terminó generando una gran extinción de depósitos de minerales ricos en sal. Mientras tanto los ríos que desembocaban en la cuenca mediterránea cavaban cañones que llegaron a una profundidad de varios cientos de metros. Esto provoco una extinción de los animales marinos no solo por la reducción dramática del volumen habitable sino por el incremento de la salinidad.


Austrolipecino, habitante de las selvas de África y ávido consumidor de frutos finamente manipulados con sus diestras manos, aunque no desaprovechaba algún ocasional insecto o verdura que se encontrara.

Mientras esto ocurría, miles de kilómetros mas al sur, en las extensas selvas de lo que hoy es África una familia de mamíferos evolucionaba adaptándose a un cómoda vida en las copas de los árboles ricos en frutas. Estos mamíferos no solo tenían la habilidad innata de los mamíferos de aprender en base a la experiencia sino que eran sorprendentemente inteligentes y sus manos, adaptadas para tomar y manipular frutos poseían una gran cantidad de articulaciones que les daban la habilidad de manipular objetos como ningún otro animal lo había logrado.

Mas adelante, casi al final del periodo, los continentes de Norte y Sur América se acercaron lo suficiente como para formar un puente de tierra entre ellos. Este istmo, el istmo de Panamá jugaría un papel muy importante en el futuro de la vida en al Tierra. Pero eso ya lo veremos en la siguiente entrada.


Istmo de Panamá, formado durante el Neógeno tendría repercusiones importantes en el futuro.


jueves, 8 de octubre de 2009

¡Choque de LCROSS contra la luna esta noche!

Esta noche es el impacto de la misión LCROSS contra la luna esta noche a las 4:31 de la madrugada del viernes 9 (tiempo de Hermosillo, Sonora). Para los interesados, estaremos transmitiendo en vivo la región del impacto desde las 4:00 am por televisión en @stroTV en la dirección:

http://cosmos.astro.uson.mx/webtv/bbuson.htm

este será un programa bajo la producción de Miguel Ángel Franco donde estaré junto con Julia Canizales y Julio Saucedo comentando sobre esta misión y su lugar en la exploración espacial y establecimiento de una base permanente en la Luna.

El sitio de la misión LCROSS es:

http://lcross.arc.nasa.gov/

espero nos puedan acompañar.

P.D: ahorita andamos un poco atareados en el Área de Astronomía de la Unison, pero en estos dias meteré otra entrada.

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