Glaucus Atlanticus

Pocos animales tienen tan poco merecido su nombre como el glaucus atlanticus, perteneciente al género de las babosas de mar.
Debería llamarse ángel de mar, como mínimo, pero ya estaba pillado por
un animal mucho más cursi e inofensivo.
Esta extraña criatura vive en aguas templadas y tropicales de todo el mundo y aprovecha una bolsa de gas que tiene en el estómago para flotar en la superficie. No sólo eso, sino que flota boca arriba. Es decir, que este colorido mosaico azulado (que le ayuda a camuflarse con la superficie del mar) sería el equivalente a nuestra cara frontal.
Hmmm… ¿Para qué querría una babosa flotar mirando hacia el cielo en medio del mar?

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Helicoprion

Pocas veces nos encontramos con información que nos pueda dar un punto de vista nuevo sobre algo que creíamos que seguía unas reglas determinadas. Hoy ha sido una de esas veces, cuando hemos encontrado la foto de este fósil:
A primera vista, puedes pensar “bueno, debe ser algún tipo de caracol“. Eso es lo que creíamos nosotros… Hasta que, buscando un poco, hemos descubierto que es parte de una mandíbula.

Una. Jodida. Mandíbula.

¡Deja de inventarte mandangas, Ciencia de Sofá!
¡Que no, que no! ¡No es un invento! Hablan de ello incluso en este artículo del Scientific American. La cosa funcionaba así:
    Crédito: Dimitri Bogdanov/wikimedia commons.

Aunque por la forma parece un tiburón, en realidad es un helicoprion (del griego, sierra en espiral), un animal del género de los chimaeriformes al que pertenecen 47 especies de peces cartilaginosos. Sus extraños dientes los únicos huesos que poseían, por lo que es lo único que se ha fosilizado mientras el cartílago del resto del cuerpo se iba degradando.
Cuando los paleontólogos encontraron estas espirales serradas, sin ningún esqueleto o cráneo que las acompañara, pasaron un mal rato hasta deducir qué demonios estaban mirando y dónde podía situarse en el organismo de un animal. Basándose en otros fósiles de peces del mismo orden (los eugeneodontiformes), fueron capaces de deducir la forma del helicoprion, estimar que debía medir entre 3 y 4 metros de largo y, lo más importante, colocar en su lugar la espiral que contenía unos 109 dientes: en la mandíbula inferior.

Una consecuencia curiosa que tiene esta localización es la manera en la que el animal mudaba los dientes: en vez de caerse y volver a crecer, se desarrollaban en un extremo de la espiral uno tras otro, empujando al resto hacia el interior de la mandíbula cartilaginosa a medida que se desgastaban para ser reabsorbidos.

                                Imagen: Ray Troll.

Sí, ya, ¿Pero qué beneficios tienen esos dientes?

Al cerrar los dientes sobre una presa, su mandíbula golpeaba contra el sólido paladar y la propia geometría de las piezas dentales empujaba la presa hacia el interior de la boca. ¿Qué? ¿Que no nos creéis?

En el elaboradísimo esquema que hemos hecho puede verse como las puntas de los dientes trazan trayectorias curvas hacia el interior de la boca cuando la mandíbula se cierra. Esto tiene la ventaja extra de que abrir y cerrar la boca constantemente produce un “efecto sierra”.

Y, se acabó, aquí serramos esta entrada.

Respuestas XXII: Materia oscura.

Volviendo a la dinámica de los lunes que se convierten en martes, respondo a una pregunta formualda por Esteban Molina que me ha gustado mucho: ¿Qué es la materia oscura?

Al hablar de materia oscura, nos referimos a algo que no interacciona con la materia ordinaria o no emite o absorbe ningún tipo de energía electromagnética (luz, infrarrojos, rayos X…), pero que sabemos que está ahí porque el comportamiento de muchas galaxias no parece cuadrar con la cantidad de masa que tienen: la fuerza de gravedad que las mantiene estables es de 5 a 10 veces mayor de la que debería. Es decir, que nos estamos pasando por alto algo bastante gordo.

En esta imagen, los halos brillantes se han añadido para señalar dónde está concentrada la materia oscura, basándose en la distorsión de la luz de las galaxias de fondo a causa de la gravedad. Fuente: hubblesite.

Bueno, ¿Y si lo único que falla realmente son las ecuaciones que estamos usando para modelar la gravedad? 
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El misterio de las piedras rodantes

En el desierto del Valle de la Muerte, en EEUU, hay una planicie llamada Racetrack Playa, una llanura que se presenta seca y agrietada en verano, pero está cubierta de hielo y nieve en invierno. El término “playa” se usa en inglés para referirse a un lago seco.Lo extraño de este valle, con una pendiente despreciable, son las decenas de rocas repartidas por el lugar, acompañadas por una estela en el barro seco, como si algo o alguien las hubiera arrastrado de un sitio a otro. El problema: nadie las ha visto moverse nunca.

“¡Eh! ¡Quietas! ¡Volved aquí!”

Por supuesto, el fenómeno no tardó en ganarse el aprecio de los “misteriólogos” que atribuían el movimiento de las rocas a campos de energía (el secreto, nunca especificar qué tipo de energía) o alienígenas (venimos desde la otra punta del universo para cambiar vuestras piedras de sitio cuando no miráis).

Para variar, iban muy desencaminados.
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Fractales

En algún momento aburrido de nuestra vida, todos nos hemos puesto a dibujar patrones recursivos en la hoja de papel más cercana sin saber realmente lo que estábamos haciendo. Por ejemplo, una línea de la que salen dos líneas al final empieza a convertirse en algo agradable a la vista tras unas pocas repeticiones.

Este concepto tan simple es una figura fractal: un objeto geométrico autosimilar.

Espera, espera, ¿Qué es eso de autosimilar?

Es la manera bonita de decir “si haces zoom en un sector de la imagen, ésta seguirá pareciendo igual (o casi igual) que la original porque estás repitiendo el mismo patrón una y otra vez“. Dicho sin palabras:

La figura que acabamos de ver, en concreto, se llama árbol pitagórico, no porque Pitágoras tuviera algo que ver con su invención, sino porque su primera formulación fue construida usando cuadrados y su inventor, Albert E. Bosman, decidió bautizarlo con el nombre del rey de los cuadrados.

Otro diseño fractal consiste en dibujar triángulos en los lados de un triángulo y a su vez meter más triángulos en esos triángulos y repetir el proceso hasta obtener tantos triángulos tan pequeños que parecen una línea a simple vista y terminar aproximando una curva que… Que noo, que adjuntamos una animación de lo que hemos descrito, llamado la curva de Koch:

Crédito: wikimedia commons.

O, ya que hablamos de triángulos, os presentamos la pirámide de Sierpinksi:

Fuente: wikimedia commons.

Pero no nos conformemos con las líneas en blanco y negro.

Hay figuras fractales más complejas que representan conjuntos de números obtenidos mediante fórmulas matemáticas. Un ejemplo es el fractal de Mandelbrot, conseguido representando sobre este plano los números que pertenecen al conjunto de números que cumple:

z_{n+1} = z_n^2 + c

Lo que nos da un patrón bidimensional que, por mucho que aumentemos, seguirá poseyendo una geometría similar a la imagen original.

Los colores están añadidos por separado para poder distinguir algo.

Y, después de todo esto, ¿sirven para algo las figuras fractales?
Aunque tienen aplicaciones tecnológicas, son aburridas de enumerar, así que os las enlazamos aquí.

Más interesante es el hecho de que estamos rodeados de formas fractales… Más o menos. Una figura fractal, por definición, contiene infinitas iteraciones de los mismos pasos, algo que es imposible en la vida real, fuera del plano matemático. De lo que estamos rodeados en realidad es de figuras que se asemejan a fractales, como los patrones que van erosionando los ríos a medida que fluyen…

Las marismas del parque de Doñana tienen cierto carácter fractal.

O la línea de costa, que por mucho que hagas zoom hacia ella, sigue compuesta por el mismo tipo de curvas cada vez más pequeñas… Hasta que llegas a algún pedazo de piedra o arena y deja de cumplirse la propiedad fractal. En el siguiente ejemplo, hemos usado la costa oeste de la isla de Ibiza.

Click en la imagen para ampliar.

Aún así, es muy interesante el hecho de que las formas fractales aproximadas también están presentes en los seres vivos porque tienen dos ventajas: son eficientes distribuyendo el espacio y son fáciles de codificar. Por ejemplo, almacenar la posición exacta de cada uno de nuestros vasos sanguíneos o nervios conllevaría una cantidad brutal de datos, así que nuestro ADN contiene instrucciones “fractales” que permiten minimizar la cantidad de información contenida en el código genético, ya que proporcionan unas directrices para su desarrollo en vez de describirlo componente por componente. En vez de decir “coloca esa vena allí, luego lleva otra allá y procura pasar esta por ahí también, luego…“, nuestro código genético ordena “tira esta vena y haz bifurcaciones a tal distancia hasta que te canses” (interpretación libre).

Distribución de las venas y arterias en el cuerpo al estilo “árbol Pitagórico”. Fuente, aquí.

Lo mismo ocurre en el crecimiento de las ramas de los árboles (esta era bastante obvia) o en el broccoli romanesco, cuyas flores maximizan la cantidad de superficie expuesta al sol.

“¡Niño, cómete tus fractales o no hay postre!”

Sólo por si acaso, para terminar la entrada, queremos aclarar una cosa: las figuras fractales de ocurrencia natural no son la prueba de la intervención de ninguna inteligencia superior, ni tienen nada de espiritual. La naturaleza no es sabia, es vaga (sólo que mucho más eficiente siéndolo que nosotros).

Cuevas de mármol

En el lago General Carrera, situado en la Patagonia chilena, se encuentra uno de los sistemas cavernosos más curiosos del planeta.

    Crédito: Jorge León Cabello.

El efecto erosivo del agua ha excavado estas cuevas en las paredes rocosas marmóreas que rodean el lago.
¡Venga ya! ¡Pero si el mármol es prácticamente indestructible!
Meeeh, no creas, ¿eh?

El mármol es una roca metamórfica, lo que significa que es una variante de otro tipo de roca que, al haber sido sometido a unas condiciones de presión y temperatura concretas, ha adoptado una forma diferente
Cuando un geólogo habla de mármol, se refiere a roca caliza o dolomítica (lo mismo que la roca caliza, pero con magnesio) que ha sido calentada y comprimida bajo Tierra a 200ºC de temperatura y casi 1.500 atmósferas de presión durante el tiempo suficiente como para que su estructura interna cambie. 

La piedra caliza está constituida por carbonato cálcico, un compuesto muy susceptible de ser erosionada por la acidez natural del agua. Al mármol le ocurre lo mismo, aunque en menor medida, porque no es más que roca caliza compacta con una estructura cristalina ligeramente distinta. Eso sí, al ser menos poroso, el mármol es algo más difícil de erosionar pero, también por ello, su superficie queda más lisa.

    Crédito: Feffef.

En estas cuevas los colores de las paredes no sólo aparecen gracias al reflejo de la luz en el agua, sino también por el contenido en aniones de trisulfuro presentes en el mármol que le dan un tono azulado a la roca de manera natural.


    Crédito: Jorge León Cabello.

Como no hay mucho más que decir, podéis encontrar más imágenes de esta maravilla natural, haciendo click aquí.

El hexágono de Saturno

En 1980 y 81, la sonda Voyager sobrevoló el polo norte del segundo planeta más grande del sistema solar, Saturno, y se encontró con algo que fue fotografiado 32 años después por la sonda Cassini, que pasó por allí el 27 de Noviembre de 2012 y tomó la siguiente imagen:

Fotografía en espectro cercano al infrarrojo. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

Con el 21 de Diciembre de 2012 a menos de un mes de distancia, una avalancha de difusores de pseudo-ciencia barata sacó el caso a relucir, cada uno explicando una mandanga diferente según el producto que intentaran venderte. Sabemos que no era vuestra intención, Mayas.

Menos palabrería y más explicarme qué es eso antes de que me compre un kit de supervivencia.

Ya vaaaa…
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Hormiga plateada sahariana

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div style=”text-align: justify;”>Os presentamos uno de los animales mejor adaptados a la vida en el desierto.

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div style=”text-align: justify;”>Se trata de la hormiga plateada sahariana, considerada uno de los animales que mejor resisten el calor conocidos y esto se debe a sus curiosos hábitos de caza.

Mientras la mayoría de los habitantes del desierto siguen la filosofía de “Madre mía, qué calor… Voy a esconderme hasta que empiece a ponerse el sol y haga más fresco“, hacen falta algo más que medio centenar de grados centígrados para amedrentar a nuestra  hormiga.

Estos insectos salen de sus hormigueros cuando el sol está descargando su rabia contra la arena del desierto y el aire se encuentra a unos 46ºC. Su objetivo es encontrar a otros insectos a los que cazar o los restos de algún animal que haya muerto de un golpe de calor. Cuando tienes el tamaño de una hormiga, el calor tarda muy poco tiempo en elevar la temperatura de tu cuerpo, así que la naturaleza ha dotado a estos insectos con varias adaptaciones para conseguir absorber la mínima cantidad de calor posible del entorno.

En primer lugar, sus patas son inusualmente largas para una hormiga. De esta manera, el cuerpo del insecto está más alejado de la arena caliente y recibe menos calor. Además, mientras corre levanta sus dos patas delanteras para tener un menor contacto con el ardiente suelo arenoso y la radiación térmica que contra él rebota.

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div>    Hoy en día está todo inventado. Crédito de la imagen, aquí.

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div style=”text-align: justify;”>Otra cosa que distingue a estas hormigas de las que podemos ver en nuestro jardín es la pigmentación de su cuerpo. El tono plateado que les da su nombre les permite reflejar parte de los rayos solares que inciden sobre ellas y así no absorben tanto calor.

Como última medida, estas hormigas producen una proteína que les protege del choque térmico y que liberan antes de salir del hormiguero porque pasan tan poco tiempo fuera de él que de otra manera la proteína no tendría tiempo de surtir efecto. Después de tanta mandanga sobre lo bien adaptados que están estos bichos al calor, os decimos que tan sólo salen del hormiguero 10 minutos al día para cazar.

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div style=”text-align: center;”> Hoy estamos colgando, probablemente, las imágenes menos emocionantes de nuestra historia.

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div style=”text-align: justify;”>Pero eso no es más que parte de la adaptación, porque las hormigas plateadas saharianas pueden aguantar temperaturas de hasta 53.6ºC, así que no echan su habilidad a perder. Salen del hormiguero a cazar a una hora en la que las temperaturas son inferiores a su límite, pero lo suficientemente altas como para que sus depredadores estén inactivos, cobijados bajo alguna sombra.

Eso sí, les conviene volver a casa antes de que las temperaturas sean demasiado altas incluso para ellas, así que utilizan el sol para guiarse con precisión y minimizar el tiempo que permanecen expuestas al calor.

Os dejamos con un vídeo en inglés (hay que ir aprendiendo, muchachos) de la BBC que habla del tema.

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No hemos podido ver más que un par de segundos del vídeo porque, ahora mismo, nuestra línea de internet es una basura, pero la voz del David Attenborough es tan suave que dejaríamos puesto el documental aunque estuviera en islandés.

Respuestas XXI: baterías hinchables (y explosivas)

Miguel Albrecht configura y repara equipos electrónicos y, al parecer, constantemente se encuentra con esto:

Próximamente, Ciencia de Sofá en las noticias después de que un fan pierda una mano por la explosión de una batería.

Su pregunta, básicamente, es: “¿Qué ha pasado en medio?”

Cuando buscamos materiales para construir una batería queremos que, además de ser ligeros, sean capaces de guardar la mayor cantidad de energía posible por unidad de masa, porque así pueden hacerse dispositivos más pequeños. En este sentido, el litio se lleva la palma: es el metal más ligero que se conoce y es capaz de almacenar una gran cantidad de energía eléctrica.

Usando iones de este elemento (átomos de litio a los que les faltan electrones), podemos transportar y almacenar muchísima más electricidad que con otros compuestos. Para ponerlo en perspectiva, 1 kilogramo de litio puede almacenar 150 wattios-hora, mientras que una de plomo y ácido convencional apenas almacena 25-wattios hora.

Una ventaja extra que proporciona el litio es que, unido a otros elementos, pueden fabricarse baterías recargables.

Como explicábamos en esta entrada, una batería saca su energía del flujo de electrones entre un material al que le faltan y otro al que le sobran. Cuando todos los electrones han pasado de uno a otro, se detiene el flujo y nos quedamos sin corriente eléctrica.

Basándote en el litio, te las puedes ingeniar para coger dos materiales distintos, separarlos con una fina lámina que contiene microporos por donde pueden pasar átomos de un material a otro (sin que los dos bloques lleguen a tocarse) y hacer que los electrones se muevan en una dirección u otra según se le aplique corriente al montaje o no. Hoy estamos espesos, así que mejor lo ilustramos.

Cuando aplicamos una corriente eléctrica a la batería, el litio contenido en el óxido de litio-cobalto tenderá a separarse del compuesto y desplazarse hasta el bloque de carbono. Llegará el momento en el que todos los iones de litio hayan cambiado de lado, dejando atrás dióxido de cobalto (CoO2).

Al desconectar la batería del suministro eléctrico, ya no hay una corriente que mantenga a los átomos de litio ligados al bloque de carbono, así que estos empiezan a volver hacia su hogar para recombinarse con el CoO2 para dar lugar de nuevo a LiCoO2. Esta segunda migración de iones es la que produce la corriente eléctrica que mantiene nuestros móviles y ordenadores funcionando cuando no están conectados.

Y ahora que ya sabemos cómo funciona el asunto, veamos por qué se hinchan estas baterías.

En los últimos años, el progreso en cuanto a baterías no ha sido muy revolucionario: el avance se ha limitado a hacerlas más pequeñas y con más células en su interior para que contengan la mayor densidad energética posible. Una gran densidad energética es útil, ya que de esta manera nos duran más tiempo encendidos los aparatos electrónicos antes de tener que cargarlos de nuevo, pero también tiene su parte mala: si algo no funciona bien, una mayor cantidad de energía se liberará durante el fallo.

Además, el litio es un elemento muy reactivo. Para hacernos una idea, suele almacenarse sumergido en aceites minerales o queroseno para evitar que reaccione con el oxígeno y la humedad del aire. En contacto con el agua, el litio reacciona violentamente y puede explotar, como sus compañeros el sodio y el potasio. Para empeorar las cosas, el calor aumenta la reactividad del litio.

Ya sea por un defecto de fábrica o por desgaste, la lámina que separa los dos componentes que constituyen la batería puede romperse y los electrodos llegar a tocarse, provocando un cortocircuito. La corriente que aparece durante un cortocircuito produce calor suficiente como para evaporar el gel orgánico que sirve de electrolito (a.k.a material que facilita el paso de electrones de un lugar a otro).

Como ya sabemos, cualquier cosa ocupa un volumen mucho mayor en estado gaseoso. El gas, atrapado en el interior de la batería, aumenta la presión en su interior y ésta empieza a hincharse. La presión de las baterías infladas suele bastar, incluso, para doblar las carcasas de los aparatos electrónicos que las contienen.

Hasta ahí resuelto el misterio de las baterías hinchadas.

PERO.

En estas condiciones, si no se abre una vía de escape para evacuar el gas y éste sigue produciéndose, la batería podría estallar. En el siguiente vídeo, un tío conecta una batería  a un cargador que le transfiere una mayor cantidad de electricidad de la que puede soportar y ésta empieza a hincharse (la explosión está en el 1:59, que os conocemos, bribones):

https://www.youtube.com/watch?v=SMy2_qNO2Y0

Pero no os asustéis: las baterías de litio llevan incorporado un mecanismo de seguridad que detiene el flujo eléctrico cuando éstas se sobrecalientan. En el vídeo han quitado este mecanismo.

Aunque siempre hay una pequeñísima probabilidad de que el mecanismo falle 😉

Perseidas

Si estáis mirando el cielo estos días, tal vez hayáis visto un número inusual de estrellas fugaces (aunque el número usual suele ser 0), pero aún no ha llegado lo bueno. Mañana, 12 de Agosto, la lluvia de estrellas de las Perseidas caerá con su máxima intensidad.

Crédito: Pierre Martin, Ontario, Canada.

Vamos a aclarar algunos conceptos sobre las lluvias de meteoritos para que estéis preparados/as para impresionar a vuestro ligue mañana por la noche (o, si sale mal, al menos dar conversación).

En primer lugar, ¿por qué las lluvias de estrellas ocurren con tanta regularidad?

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