Ranas congeladas

Poder congelarnos y despertar años después es una de nuestras aspiraciones actuales como seres humanos, ya sea por el puro miedo a la muerte o para prepararnos para largos viajes interestelares con la finalidad de explorar el universo personalmente. Pero hay un problema: congelarnos es sinónimo matarnos.

Aunque nuestra especie tolera bastante bien el calor, el frío no es nuestro punto fuerte, pero hay organismos que han desarrollado curiosas adaptaciones a entornos gélidos. Los animales terrestres que viven en climas extremadamente fríos están cubiertos de gruesos pelajes o plumajes, como es el caso de los osos polares o pingüinos. Los mamíferos marinos, como las morsas, están protegidos por una capa de grasa y los peces tienen agentes anticongelantes en la sangre. Todas estas mejoras tienen un mismo objetivo: protegerse del frío.

Vamos a hablar de esta rana congelada y rígida como una piedra, pero que no está muerta.

Pese a que todos ellos son buenos evitando ser congelados, existe un anfibio se deja sucumbir al frío y, aún así, sobrevive. La rana de bosque norteamericana (lithobates selvaticus) sigue una estrategia diferente: deja que se congele hasta el 65% de su contenido en agua de su cuerpo durante el invierno, para luego volver a descongelarse cuando vuelven las temperaturas más agradables y seguir su vida tranquilamente.

Durante las semanas que pasan congeladas, tanto sus pulmones como su corazón dejan de funcionar y su metabolismo se ralentiza hasta el más mínimo de los mínimos. Por si esto fuera poco, durante una misma temporada pueden congelarse y descongelarse varias veces.

El siguiente paso es preguntarse: ¿Cómo demonios hacen esto?

Cuando el agua se convierte en hielo, se expande. Si el agua está metida en un recipiente, el hielo lo presionará hacia afuera a medida que el líquido se congela y, si el recipiente no es suficientemente fuerte, cederá a la presión y se romperá. Por eso revientan las cervezas en la nevera.

El caso de las células es similar al de las cervezas que pasan demasiado tiempo en el congelador: si el agua en su interior se congela por completo, ésta se expande y rompe la membrana celular (a). Pero también puede pasar que no toda el agua se congele en el interior de la célula (b), aunque este proceso la conducirá a la muerte de todas maneras. Las células necesitan una cantidad de agua líquida determinada para mantenerse vivas así que, si parte de ésta se congela deja de estar disponible para ser utilizada, la célula terminará muriendo por deshidratación.

Las ranas de bosque norteamericanas han adoptado una estrategia curiosa para combatir este efecto: su cuerpo tiene grandes concentraciones de urea y glucosa que, mezclados con el agua, bajan su punto de congelación e impiden que se formen grandes cristales de hielo.

De esta manera, el estrés sufrido por las células se minimiza y las células pueden soportar las bajísimas temperaturas.

Y ahora diréis,

¡Pero si has dicho que hasta el 65% de su agua corporal se convierte en hielo y en la imagen de las células la cantidad es mínima! ¡Probablemente no llegue ni a un 1.2%!

Cuando la rana detecta temperaturas muy bajas, su cuerpo desplaza el agua que contienen sus órganos interiores y forma una especie de burbuja líquida alrededor de ellos. Este agua queda repartida en el espacio que hay entre las células, y no dentro de ellas, así que puede congelarse y expandirse un poco sin provocar muchos daños.

Dejamos un vídeo donde se puede ver la rana despertando de su letargo (minuto 1:40).

www.youtube.com/watch?v=UuhEHNey37Q

Nikola Tesla

Aunque no suelo hablar de personas porque la gente tiende a ser menos interesante que la propia realidad, existió un individuo que destacó por su dominio de la misma. En esta entrada quiero exponer una de las mentes más brillantes que ha dado la historia, alguien que estaba tan versado en su trabajo que dormía dos horas diarias, hablaba ocho idiomas, podía memorizar libros enteros y renegó de cualquier relación sentimental con tal de tener el máximo tiempo posible que dedicar a sus inventos. Vengo a hablar de Nikola Tesla.

Conocido también por ser una de las pocas personas conocidas a las que les sentaba bien el bigote.

Además, sin Tesla tal vez no existirían los ordenadores o, peor aún, el Wi-Fi, así que se lo debo.

Nikola Tesla nació en 1856 de padres serbios, en el lugar que hoy en día ocupa Croacia. Su padre era un cura ortodoxo católico y su madre, de quién decía haber heredado sus capacidades mentales, tenía una gran habilidad para construir artilugios caseros y memorizar poemas larguísimos al momento, pese al hecho de no haber recibido ninguna educación.

Tesla terminó sus estudios básicos con un año de antelación (no es que fuera uno de esos niños de 9 años que dan conferencias en universidades, pero tiene mérito de todas maneras) y a los 18 años escapó a las montañas para no ser reclutado por el ejército Austro-Húngaro. Pasó un año explorando las montañas y leyendo en una cabaña de cazadores. Al año siguiente se matriculó en la Politécnica Austríaca y empezó a sacar las notas más altas que la universidad había visto.

El rector de la universidad estaba preocupado porque Tesla temía que muriera de extenuación en sus jornadas de trabajo de 20 horas (de 3 de la madrugada a 11 de la noche cada día). La apariencia del joven genio probablemente reforzaba esta impresión: medía 1.88 metros de altura, pero tan sólo pesaba 64 kg. En una carta a su padre, le hacía saber que si no sacaba a su hijo de la universidad, el trabajo lo iba a matar.

El estrés no parecía afectarle mucho. (Fuente)

Después de la muerte de su padre y un par de discusiones con un profesor por intentar corregir una de sus patentes, Tesla perdió su beca y se volvió adicto al juego. Se quedó sin dinero apostando, aunque lo terminó recuperando a base de apostar más (mala moraleja, no sigáis su ejemplo) y perder horas de clase, lo que le valió muchos suspensos y su expulsión de la universidad. Tras este suceso, trabajó de delineante y telegrafista y sufrió una crisis nerviosa, que tampoco era nada extraño considerando que tenía un transtorno obsesivo-compulsivo que le obligaba a limpiar sus cubiertos con 18 servilletas antes de comer y leer todos los libros de un autor cuando había leído uno de ellos (menos mal que aún no había nacido Stephen King). Además, tenía otras manías curiosas como un odio profundo hacia los objetos esféricos, una obsesión enfermiza con el número 3 y un sentimiento de afecto muy profundo hacia las palomas.

Pero, bueno, lo importante es que, en 1882, fue contratado por la Continental Edison Company, en Francia, diseñando y mejorando el equipamiento eléctrico. Sí, era la empresa del mismísimo Thomas Edison, el padre del juego sucio y el mal perder y no de la electricidad, como se cree en general.

En 1884 la empresa le destinó a Nueva York, y ahí es donde empezó lo emocionante.

Sabiendo de su trabajo, Thomas Edison contrató personalmente a Tesla para que le ayudara en Edison Machine Works, una de las secciones de su empresa. Tesla empezó haciendo trabajos ingenieriles básicos y terminó resolviendo algunos de los problemas más difíciles de la compañía. Edison le ofreció 50.000$ si conseguía mejorar sus cochambrosos motores de corriente continua(recordamos que, presuntamente, en aquella época podía irse al cine por 5 céntimos). Pese a ser una tarea complicada, Tesla consiguió rediseñar los motores. Cuando fue a pedirle el dinero a Edison, éste rió y le dijo “Tesla, no entiendes nuestro humor americano. Esto no sentó muy bien a Tesla.

Para comprobar si algo es humor americano, intenta a imaginar a Jim Carrey haciendo la broma. Si el resultado no queda bien o da rabia, no lo es.

Pese a que Edison le ofreció un aumento de sueldo, Tesla dimitió y montó su propia empresa en 1886, la Tesla Electric and Light Manufacturing, con la que estaba dispuesto a desarrollar la corriente alterna, un sistema mejor para producir y transmitir la electricidad. Tristemente, no encontró inversores dispuestos a respaldar su idea y su empresa quebró el mismo año.

Sin un duro, Tesla se vio obligado a trabajar cavando zanjas durante un año hasta que consiguió el apoyo económico de un abogado y del director de la Western Union, quienes le respaldaron para empezar una nueva empresa llamada Tesla Electric Company.Sus nuevos socios le proveyeron de un laboratorio y todo el equipamiento que necesitaba para fabricar sus inventos y, además, firmaron un contrato que le daba la mitad de los beneficios que granjearan sus patentes. En 1888, había desarrollado el motor de corriente alterna, lo que le reportó un puesto de consejero en una empresa llamada Westinghouse pagado a 2.000$ mensuales y compensaciones económicas por el uso de sus patentes.

El éxito de Tesla cabreó bastante a Edison, al ver que su propio invento, la corriente continua, corría peligro de ser desbancada. Se trata de un sistema muy ineficiente que, aunque  hoy en día tiene ventajas para aplicaciones de corto alcance (como dispositivos electrónicos o electrodomésticos), no es capaz de transmitir energía a lo largo largas distancias y requeriría la presencia de una planta eléctrica en prácticamente cada kilómetro cuadrado de una ciudad para iluminarla. En una época en la que las ciudades empezaban a iluminarse con luz artificial, esto era bastante importante. Como dato extra, Edison era conocido por ser el primero en coger las ideas de sus empleados y correr a la oficina de patentes para registrarlas como suyas.

El sistema de transmisión de electricidad de Tesla, la corriente alterna, le daba mil vueltas al de su rival: podía llevar grandes cantidades de electricidad a dónde fuera, usando cables más finos y perdiendo muy poca energía por el camino pero, en vez de hacerse educadamente a un lado, admitir que sus patentes no servían para el propósito y aliarse con Tesla para hacer del mundo un lugar mejor, Edison decidió que no iba a darse por vencido como la alimaña el duro contendiente que era.

Thomas Edison, maquinando planes tan sucios contra Tesla que necesitaba tener a mano rollos de papel higiénico (es broma, en realidad parecen algún tipo de acumulador o componente eléctrico antiguo).

Perros y gatos empezaron a desaparecer de la ciudad para hacer luego su aparición en espectáculos montados por los subordinados de Edison en los que los animales eran electrocutados utilizando la corriente alterna de Tesla para intentar demostrar que se trataba de un invento peligroso que nadie debería utilizar. Hicieron lo mismo con caballos y ovejas e, incluso, después de que la guerra de las corrientes hubiera terminado, grabaron un cortometraje electrocutando a un elefante de circo que había matado a tres hombres.

Por si esto fuera poco, Thomas Edison movió hilos para que este sistema se utilizara para ejecutar a seres humanos, inventando así la silla eléctrica, que funcionaba con corriente alterna, por supuesto. Muy noble por tu parte, Tommy.

Mientras su rival hacía lo posible por desprestigiarle, Tesla hacía algo constructivo como demostrar que podía transmitirse energía e información sin cables y el mismo año patentó la bobina de Tesla, capaz de producir arcos voltaicos de una potencia sin precedentes.

Recreación moderna de una bobina de Tesla. (Fuente)

Por aquella época también estuvo experimentando con los rayos-X al darse cuenta de que algunos de sus aparatos producían manchas en las fotografías cuando intentaba registrar su funcionamiento. Lamentablemente, su laboratorio sufrió un incendio en 1894 y perdió una gran cantidad de planos e información sobre el tema con un valor estimado de unos 50.000$.

Radiografía de la mano de Tesla hecha por él mismo. (Fuente)

En 1895 Tesla implantó la primera planta hidroeléctrica en las cataratas del Niagra, demostrando que podía extraerse energía de las fuerzas naturales a gran escala de manera práctica, limpia y eficiente. Además, funcionaba con corriente alterna, lo que probablemente contrarrestó la mala publicidad que había hecho Edison, si es que realmente alguien había creído sus niñerías.

En 1899, Tesla cambió de laboratorio y fue a Colorado Springs, donde tenía espacio de sobra para experimentar con cosas más grandes.

¿Sabes esos aparatos junto a los que suelen representarse los científicos locos? Tesla los inventó. (Fuente)>/span>

Aquí estuvo probando experimentos más serios sobre la conducción eléctrica del suelo y la atmósfera. Empezó a producir rayos artificiales tan potentes que su marca magnética quedaba registrada a 24 kiliómetros de distancia y algunos testigos que caminaban por la calle observaban chispas entre sus zapatos y el suelo al caminar cuando el laboratorio entraba en funcionamiento. Durante estos experimentos, cualquier bombilla que estuviera a u nos 30 metros del laboratorio brillaba con intensidad aunque no estuviera conectada a ningún cable. Los caballos recibieron descargas eléctricas a través de sus herraduras y, al parecer, las alas de algunas mariposas prendieron fuego.

Tesla sosteniendo una bombilla iluminada a través de un aporte energético inalámbrico. (Fuente)

Incluso unas dinamos (generadores mecánicos de corriente, como los que llevan las bicicletas para encender las luces frontales usando el pedaleo como fuente de energía) situadas a 6 millas del laboratorio se quemaron con la energía que les llegó.En 1900 tuvo que cerrar su laboratorio en Colorado Springs y se mudó a Wandercliffe, donde consiguió 150.000$ (3 millones de dólares al cambio actual) con el objetivo de construir la torre Wandercliffe: una instalación que sería capaz de transmitir energía eléctrica a través del aire hasta el otro lado del atlántico.

La torre en cuestión. (Fuente)

Lamentablemente, aquel año estalló el Pánico de 1901, la primera caída de la bolsa que resultó en la ruina de miles de pequeños inversores de la Northern Pacific Railway. Entre ellos estaba Tesla, quién se quedó sin dinero y, tras pedirle más fondos a su inversor J.P. Morgan y señalando que, en parte, la caída del mercado de valores había sido por su culpa, se ganó la antipatía de éste y no quiso subvencionarle más.Hasta 1917 estuvo en Wandercliffe desarrollando tecnologías avanzadas a su tiempo como el radar,  patentes que más adelante servirían para desarrollar los transistores (que permiten que Ciencia de Sofá sea una página web y no un folleto informativo), el velocímetro, fuentes de energía limpia, todo tipo de circuitos electrónicos y aparatos para producir corrientes muy potentes… Ah, y un artilugio que pasó a llamarse la “máquina de terremotos de Tesla“.

Este tipo de motes dan pie a que los amantes de las conspiraciones desarrollen extrañas teorías sobre Tesla y las apliquen al mundo actual, pero la máquina de terremotos de Tesla” es sólo un mote. Lo que ocurrió en realidad es que el movimiento de los impactos cíclicos de este aparato, un generador de corriente alterna propulsado por vapor, entró en resonancia con el edificio donde se estaba demostrando su funcionamiento, haciendo que éste vibrara. No podía provocar verdaderos terremotos.

Aunque de un tipo que sale así en las fotos podrías esperar cualquier cosa. Crédito: Dickenson V. Alley/Burndy Library.

Y, bueno, la Primera Guerra Mundial había estallado en 1914, así que Tesla había perdido toda la financiación que recibía de sus inversores europeos. Finalmente, en 1918, la torre Wandercliffe fue demolida para poner el terreno en venta y Tesla empezó a vivir en el hotel Waldorf-Astoria, con los gastos pagados por Westinghouse, para quienes aún trabajaba.

A partir de entonces empezó a desarrollar proyectos más estrambóticos, como un arma al que llamó el “rayo de la paz” o el “rayo de la muerte“, irónicamente. Se trataba de una especie de cañón de partículas que, según él, podría derribar una flota de 10.000 aviones desde una distancia de 320 kilómetros. Pese a que intentó convencer a varios gobiernos de desarrollar esta arma que, según él, terminaría con todas las guerras, nadie pareció aceptarlo. De todos modos, Tesla alegó que su propiedad había sido allanada varias veces y alguien había estado husmeando en sus planos (probablemente gente del gobierno) pero no habían encontrado nada porque “las instrucciones de cómo fabricar este arma están sólo en mi cabeza“.

Tesla patentó su último invento en 1928, un avión que era capaz de despegar verticalmente y no necesitaba de pistas de despegue o aterrizaje. Decía que podría pesar alrededor de 800 libras y costar 1.000$. O sea, que él estaba pensando en esto cuando lo más avanzado que existía en aquella época era esto otro.

Durante sus 15 últimos años de vida su trabajo se convirtió en algo más filosófico y extendió teorías que ya había desarrollado, pero no aportó nada nuevo respecto a lo que ya había hecho.

Nikola Tesla murió el 7 de enero de 1943 a los 86 años de edad sin esposa ni hijos, algo de lo que terminó arrepintiéndose a medida que envejeció. Antes de morir, su afición por las palomas se había vuelto más intensa y solía pasear por el parque para darles de comer. Si encontraba alguna herida, la llevaba al hotel para cuidar de ella y llegó a gastar 2.000$ fabricando una estructura para curar a una paloma por la que sentía especial cariño y que tenía una pata y un ala rotas, de manera que pudiera descansar sin que sus huesos sufrieran. Según dejó escrito:

“He estado alimentando palomas, miles de ellas durante años. Pero había una, un pájaro hermoso, de color blanco puro y las puntas de las alas grises; esta era diferente. Era una hembra. Si la llamaba, venía volando hasta mí. Amaba a esa paloma igual que un hombre puede amar a una mujer. Mientras la tuviera a ella, había un propósito en mi vida”

El hombre que moldeó el mundo tal como lo conocemos ahora murió sólo en la habitación de un hotel, sin dinero y perdido en un delirante romance con  una paloma.

Aunque ya existen premios con su nombre, estatuas en su honor e incluso un “día de Tesla”, desde Ciencia de Sofá queríamos dedicarle una entrada porque, pese haber influido tanto en la historia, creemos que aún no tiene el reconocimiento que se merece (y a Edison le sobra).

Respuestas XIX: sal y el sabor umami

Andreu Escanellas nos ha preguntado esta semana ¿Por qué la sal es un potenciador del sabor? y eso está muy bien porque nos permite hablar de un tipo de sabor que probablemente no conocías: el sabor de una pechuga de pollo al horno, sin ninguna especia ni nada.

Bueno, no es que no lo conozcas, es que realmente no lo puedes asociar a alguno de los otros sabores “oficiales” (salado, dulce, agrio o amargo). Mejor nos explicamos.

Un cubo de sal, literalmente. (Fuente)

Nuestras lenguas no han desarrollado la capacidad de saborear las cosas para hacernos la vida un poco más entretenida. En realidad, el sentido del gusto podía salvarnos la vida cuando nuestros conocimientos sobre lo que nos metíamos en la boca eran más bien escasos, por no decir nulos. Básicamente, el cerebro interpreta como “buenos” los sabores de las cosas que pueden suponer algún beneficio para el cuerpo y como “malos” los de posibles amenazas.

El sabor dulce, por ejemplo, nos permitía identificar qué alimentos tenían un alto contenido en azúcares y, por tanto, una gran cantidad de calorías muy beneficiosas cuando te pasas el día cazando y recolectando. Por otro lado, el salado corresponde a alimentos que tienen una gran cantidad de sales y minerales imprescindibles. El sabor ácido nos advertía del nivel de acidez de lo que tomábamos y el amargo nos advertía cuando un alimento no estaba en buenas condiciones o era potencialmente tóxico.

La nuez vómica, una fruta extremadamente tóxica que, además, es extremadamente amarga. (Fuente)

Y ahí no acaba la historia.

Ya en la antigua Grecia, el filósofo Demócrito (el primero en plantear la existencia de unidades indivisibles que forman la materia a los que llamó “átomos”) había identificado estos cuatro sabores y los explicaba alegando que, cuando masticábamos los alimentos, los descomponíamos en trozos cada vez más pequeños hasta llegar los componentes fundamentales de la materia, que tenían cuatro formas básicas. Por ejemplo, los “átomos” que daban sabor a las cosas dulces eran grandes y redondos, mientras que los responsables de la amargura eran irregulares y puntiagudos.

Esta idea de que existen cuatro sabores y que cualquier cosa que entrara en nuestra boca la percibiríamos como una combinación de éstos perduró hasta finales del siglo XVIII. Por aquel entonces, en Francia, el chef Auguste Escoffier empezó a trabajar en recetas que no sabían ni dulces, ni saladas, ni amargas, ni agrias, sino a algo nuevo muy concentrado que no podía asociarse a ningún otro sabor en concreto.

Paralelamente, en Japón, un químico llamado Kikunae Ikeda llegaba a la misma conclusión mientras comía dashi, una sopa hecha de algas. Como le picaba la curiosidad y tenía la preparación y las herramientas necesarias para aislar el componente que confería al plato su sabor, se puso manos a la obra y descubrió que el misterioso compuesto era el ácido glutámico. Ikeda bautizó este “nuevo” sabor como umami, que en japonés significa algo así como delicioso o sabroso.

Kikunae Ikeda. (Fuente)

Lo que detecta nuestra lengua que identifica con el sabor umami es la presencia de L-glutamato, una molécula que aparece cuando se descompone el glutamato (de manera natural tras la muerte de un organismo o cuando se expone a altas temperaturas al ser cocinado), presente en altas concentraciones en tomates, champiñones, carnes curadas, pescados, quesos, salsa de soja. Concentrando grandes cantidades de Lglutamato, preparando caldos de ternera muy densos como hacía Escoffier, puede conseguirse aislar el sabor umami.
En resumen, Kikunae Ikeda alguien le puso nombre el “sabe a pollo” de toda la vida.

En la imagen, el sabor del pollo. (Fuente)

Y, ahora, volviendo a la pregunta inicial: ¿Por qué la sal es un potenciador de sabor?

Uno de los motivos es que la sal permite que las moléculas que componen la comida se vuelvan más volátiles (pasan al aire fácilmente) y, de esta manera, la comida emitiría más aroma, que juega un papel importante a la hora de saborear las cosas.

Otra parte importante en su papel de potenciador de sabor es que suprime los sabores más amargos, dejando los dulces, agrios y umamiños intactos.

Ya está, esa era la ansiada respuesta. Por eso nos hemos extendido con el umami que, por cierto, con ese nombre no lo vamos a mencionar en la vida real. Lo siento, Kikunae Ikeda, pero no pensamos decirles a nuestras abuelas que sus estofados están muy umamis.

Podéis sugerir nombres nuevos para esta sabor en los comentarios, tal vez incluso podríamos montar una solicitud a la R.A.E (últimamente aceptan cualquier cosa).

El (segundo) elemento más escaso

No todos los elementos químicos son igual de abundantes: el hidrógeno compone el 75% de la materia del universo , el helio un 23% y en el 2% restante encontramos los otros 96 que ocurren de manera natural (el resto hasta los 118 totales se sintetizan de manera artificial).

Casi toda la materia del universo es igual que el gas que hay en este botellín. Menudo chasco. (Fuente)

En nuestro planeta, las cosas son un poco diferentes (básicamente porque es sólido), pero sorprenden: un 46% de la masa de la corteza terrestre está compuesta por oxígeno. Esto es porque una enorme cantidad de los metales y demás elementos que la componen están oxidados. El silicio es el segundo elemento más común en la corteza terrestre (27,7%) seguido del aluminio (8%), el hierro (5%) y le siguen unos cuantos elementos comunes como el calcio, el sodio, el magnesio y el potasio. A partir del titanio (0,44%), las cosas empiezan a ser relativamente escasas.
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Cangrejos

Hemos caído en un bucle raro en internet y hemos terminado leyendo cosas sobre cangrejos, así que os traemos las especies que más nos han impactado.

El cangrejo yeti mide unos 15 centímetros y fue descubierto en 2005 junto a unas chimeneas termales submarinas cerca de la isla de pascua. Tiene unos ojos muy pequeños y sin pigmentación, por lo que se cree es una especie ciega, lo que tampoco un gran inconveniente a 2.200 metros de profundidad.

Crédito: ocean.si.edu

¿De qué le sirve tener pelo bajo el agua?

El pelo de sus pinzas tiene un objetivo: da cobijo a unas bacterias que utiliza para detoxificar el agua que sale de las chimeneas volcánicas junto a las que habita o, tal vez, incluso puede llegar a alimentarse de estas bacterias, aunque se piensa que es carnívoro. Como podéis suponer, es bastante molesto y complicado estudiar las especies abisales.

Por otro lado, los cangrejos gigantes japoneses, los artrópodos más grandes del mundo, tienen un cuerpo de unos 40 centímetros, pero contando las patas pueden tener una envergadura de hasta 3.8 metros y a pesar 19 kg.

No sabemos qué quiere transmitir este tipo exactamente con la mirada.

Viven entre 50 y 600 metros de profundidad y pueden vivir hasta 100 años, lo que no está mal para un bicho que se pasa el día comiendo cosas muertas y mejillones con sus pinzas frontales. De este animal no hay mucho más que decir, lo único especialmente extraño es su tamaño.

Uf, menos mal que lo que este tipo de animales están en el mar y de ahí no salen…

Bueno, no todos.

Fuente: wikimedia commons.

Los cangrejos de los cocoteros se han ganado su nombre: incapaces de respirar bajo el agua cuando son adultos (su sistema respiratorio es una mezcla entre pulmones y branquias), pasan la vida deambulando por tierra firme, comiendo frutas, semillas y nueces de los árboles, aunque tampoco tienen reparos por devorar los restos de algún compañero muerto. También se les llama cangrejos ladrones porque tienden a robar objetos brillantes, cubertería y cosas metálicas.
Con un peso de hasta 4,1 kg, si se las apañan para mantenerse alejados del agua, pueden llegar a vivir hasta 60 años gracias a sus gruesas armaduras que los protegen de los depredadores.
Eso sí, una vez al año mudan el tejido de su exoesqueleto y durante un tiempo éste se vuelve blando, así que estos cangrejos excavan refugios de hasta 1 metro de profundidad para protegerse mientras dura la muda.

“Me parece que esta semana tampoco tiro la basura”

Estrellas gigantes

El Sol es tan grande que podrías meter 1.322.028 de Tierras dentro del él pero, a su vez, el interior de la estrella más grande conocida podría dar cabida a 2.808.336.365 soles. Hemos revisado varias veces el cálculo porque nos parecía una locura, pero todo está correcto. Parece que lo único que falla es nuestra capacidad de asimilación.

En el siguiente vídeo, el tamaño de nuestro sol comparado a las gigantescas Eta Carinae, Betelgeuse  y VY Canis Majoris.

www.youtube.com/watch?v=g4iD-9GSW-0

¿Por qué no existen mamíferos terrestres tan grandes como los dinosaurios?

El mamífero terrestre más grande del que se tiene constancia es un animal que vivió hace 30 millones de años, catalogado como indricotherium transouralicum, que debe ser la expresión en latín para “pesadilla rino-elefántica”. Los ejemplares más grandes podrían haber pesado 16 toneladas y medido 4.8 metros de altura hasta los hombros y 8 metros de longitud.

Recreación antigua (pero no por ello imprecisa) del animal.

Comparado con el mayor reptil de todos los tiempos, eso es una nimiez: el amphicolieas fragillimus, medía 60 metros de largo, 22.5 de altura y pesaba 122 toneladas. Un elefante africano, el animal terrestre más grande que pasea por la superficie de nuestro planeta en la actualidad, mide entre 3 y 4 metros de altura y pesa 5.5 toneladas.

El animal en cuestión aparece en rojo.

Esto suscita la pregunta: ¿Por qué no existen mamíferos tan grandes como los dinosaurios?

Una de las ventajas que tienen los reptiles respecto a los mamíferos es su gestación: pueden poner huevos, meterlos en un nido y dejar que sus crías se desarrollen solas protegidas tras la cáscara.

Los mamíferos, en cambio, damos a luz a crías vivas. Un embarazo es un asunto peligroso si no hay hospitales de por medio y compromete tanto la vida de la madre como del hijo. Un tamaño desproporcionado implica periodos de gestación más largos que además consumen mucha energía y, cuanto más grande es el animal, más dura su embarazo (en el caso de los elefantes, por ejemplo, dura 2 años), así que por su duración y riesgo es un factor que limita el tamaño de los mamíferos.

Por otro lado, los dinosaurios podían alcanzar tallas extremas porque sus esqueletos eran muy ligeros. Como las aves a las que evolucionaron más tarde, sus huesos contenían sacos de aire que les otorgaban unos esqueletos muy ligeros para su tamaño. Una masa menor permite crecer más sin que el gasto calórico se vuelva desproporcionado, ventaja de la que los mamíferos no disfrutamos.

Muestra de un hueso de ave. Está hueco por dentro para aligerar peso y facilitar así el vuelo. Crédito: hsu.edu

Mientras los reptiles toman el calor de su entorno para mantenerse a una temperatura constante, los mamíferos generamos nuestro propio calor desde nuestros órganos internos, sobretodo el corazón, el hígado y el cerebro. El calor creado en estos centros se reparte por el resto del cuerpo con el flujo sanguíneo, de manera que estos órganos tienen que estar siempre algo más calientes para abastecer el resto del organismo con la temperatura necesaria, ya que constantemente estamos perdiendo calor por el intercambio con el aire.

Como el calor se propaga de manera volumétrica, un animal que sea el doble de grande que nosotros tendrá que generar 8 veces más calor para calentar su cuerpo entero. Para un mamífero tan grande como un dinosaurio, esto supondría que sus órganos tuvieran que calentarse a temperaturas que los cocinarían.

Esto nos lleva al siguiente punto: en aquella época, el contenido atmosférico de carbono y oxígeno en la atmósfera era más alto (hasta un 30% oxígeno, frente al 21% actual), por lo que había muchísima más vegetación. En consecuencia, los herbívoros tenían una gran cantidad de comida disponible para satisfacer las necesidades calóricas de sus cuerpos inconmensurables… Hasta que un meteorito impactó contra nuestro planeta, cubriéndolo con una nube de polvo que impidió que la luz solar llegara hasta la vegetación y provocó enormes incendios globales que consumieron casi un tercio del oxígeno de la atmósfera.

Esto más o menos responde a la siguiente pregunta: ¿Por qué no han vuelto a aparecer animales tan grandes hoy en día?

Por un lado, porque después de la extinción de los grandes dinosaurios, los mamíferos tomaron el control del ecosistema terrestre. Pero, según lo que hemos estado leyendo, podría haber otras razones.

Para satisfacer el descomunal gasto energético que implica tener un cuerpo de más de cien toneladas, los dinosaurios herbívoros tenían que pasarse el día ingiriendo grandes cantidades de alimentos. No hemos encontrado una cifra, pero para hacernos una idea, un elefante puede llegar a comer entre 100 y 200 kilos de comida al día y pesa, como mucho, unas 5.5 toneladas. Un dinosaurio como el amphicolieas fragillimus, con 122 toneladas de peso, tendría que consumir como mínimo 4.5 toneladas al día (estimación hecha suponiendo una relación lineal entre la comida consumida y el tamaño, lo que probablemente será una falacia).

Por ello, estos animales viajaban en manadas arrasando con todo lo que encontraban a lo largo de grandes extensiones de terreno porque, de esta manera, podían volver a la zona al cabo de mucho tiempo y la vegetación había vuelto a crecer. Pero, claro, para que una población de animales pueda sobrevivir de esta manera necesita una gran superficie por la que moverse en busca de nuevas zonas de alimentación y, en aquella época (el triásico), disponían de ella gracias a que algunos continentes actuales aún estaban unidos formando un súper continente llamado Gondwana.

Fuente de la imagen: encyclopedia.com

Por eso, aunque todo lo expuesto anteriormente no supusiera un problema, hoy en día la existencia de mamíferos tan grandes sería insostenible porque probablemente no tendrían espacio suficiente para migrar hasta que las zonas de pasto se regeneraran, de manera que agotarían las reservas de comida antes de que pudieran volver a crecer y morirían de hambre.

Esta teoría se llama el enanismo insular (más o menos) y sostiene que las especies aisladas en zonas pequeñas tenderán a menguar de tamaño a medida que pasen las generaciones para minimizar su gasto energético, para así necesitar menos comida y no quedarse sin alimento.

Respuestas XXVII: prenderle fuego a la atmósfera

Rogério Bernal me explicaba que en la película Los 4 Fantásticos, la antorcha humana podía emitir tanto calor y llamas con una técnica llamada “supernova” que ponía en peligro a todo el mundo por poder agotar todo el oxígeno del planeta. Su pregunta es, entonces, “¿Una temperatura muy elevada incendiaría la atmósfera o se agotaría rápidamente su reserva de oxígeno?

Buscando la temperatura de la antorcha humana (hoy me toca manejar datos muy serios) alguien especula que, basándose en su capacidad para convertirse en una masa de plasma y el color rojo oscuro en el que brilla, arde a 416ºC en estado de reposo. Hasta el 80% de las calorías que consumimos al día se usan para regular la temperatura corporal y mantener la mayoría de funciones involuntarias, menos la digestión. Para mantener su cuerpo a esa temperatura, suponiéndola uniforme, la antorcha humana necesitaría unas 20.000 kcal diarias.

Sólo para estar tirado en el suelo sin hacer nada en absoluto nuestro flamífero amigo tendría que comer 72 hamburguesas cada día.

Aunque pueden sustituirse por 138 kg de lechuga iceberg o 2.22 kg de manteca de cerdo, según los gustos.

Pero bueno, vamos con el tema: ¿Puede un loco en llamas incendiar la atmósfera o agotar todo el oxígeno que contiene?
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Cabeza transparente

A veces no sabes con qué juegos raros te va a salir la evolución, como es el caso de este tiburón extinto que tenía la mandíbula en forma de sierra circular o los malditos ornitorrincos.

Pero el ejemplo que más nos ha sorprendido hasta el momento es este pez.

Crédito: National Geographic.

Su nombre científico es Macropinna Microstoma, pero en castellano se le llama simplemente pez de cabeza transparente y en inglés ojos de barril por la forma que tienen sus globos oculares.

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¿Cómo explota una bomba atómica?

Desde que empecé con Ciencia de Sofá me han llegado varios mensajes preguntándome cómo funcionan las bombas atómicas. Ha llegado el día de explicarlo.

Recomiendo que, antes de seguir leyendo, echéis un ojo a esta entrada sobre uranio empobrecido y a esta otra sobre el agua pesada, donde explicaba qué son la radiación y los isótopos.

La primera prueba con un dispositivo de fisión nuclear, Trinity (1945). Fotografía tomada 16 milisegundos después de la detonación. El “hongo” en formación mide unos 100 metros de diámetro. Crédito: wikimedia commons.

Las bombas atómicas están basadas en la fisión de los núcleos atómicos de plutonio o de uranio enriquecido (que no es más que una manera de decir una masa de uranio que tiene mucho isótopo U-235). Y, cuidado, que hablamos de fisión, no de fusión. La fisión consiste en destrozar los núcleos de los átomos mientras que la fusión se dedica a unirlos.La fisión funciona de la siguiente manera.

Un átomo es radiactivo cuando tiene tantos neutrones que su núcleo no es estable, así que tenderá a soltar de algún neutrón sobrante lanzándolo en una dirección aleatoria. Lo que llamamos radiación, por tanto, son éstas partículas expulsadas por núcleos atómicos inestables.

No hay manera de predecir cuándo un átomo inestable soltará un neutrón pero, como es un proceso muy energético y puedes aprovecharlo para generar trabajo, es posible forzar la situación desestabilizándolo de manera artificial para que lo suelte cuanto antes. Para desestabilizarlo, basta con pegarle una buena castaña y a nivel subatómico. Esto se hace disparándole otro neutrón que se incruste en el núcleo, de manera que el átomo esté más incómodo aún y le entren más ganas de deshacerse de alguno de ellos.

Como hemos dicho, este proceso libera una gran cantidad de energía así que, ¿No sería estupendo que este neutrón forajido consiguiera golpear otro átomo radiactivo y que éste soltara también otro? Claro que lo sería, pero el ese neutrón saldrá disparado de nuestro átomo en una dirección aleatoria que no podemos predecir. La solución, obviamente, es rodear al átomo de los mismos núcleos inestables. Así, salga en la dirección que salga el proyectil, estamos seguros de que impactará contra otro núcleo atómico.

Pasar neutrones de uno en uno es útil si lo que quieres es una cantidad de energía muy controlada. Más o menos, es el método que usan en las centrales nucleares para producir energía: el lento intercambio de neutrones calienta el material radiactivo y ese calor se aprovecha para evaporar agua.

Pero si lo que queremos es desatar el poder de la fisión nuclear, control es lo último que buscamos.

El objetivo de una explosión atómica es que cada átomo libere la mayor cantidad de energía posible. Se fabrican las bombas para que de cada núcleo atómico quede despedazados y salgan disparados unos cuantos neutrones que puedan impactar contra varios átomos, romperlos, y hacer que éstos liberen más neutrones, los que a su vez impactarán contra otros átomos y así hasta que los 151.800 trillones de átomos (en el caso de la bomba de fisión pura más grande jamás fabricada) de material fisible se hayan agotado.

Para ello, una bomba atómica contiene en un núcleo de plutonio con masa supercrítica (la masa necesaria para que la fisión aumente de manera exponencial) rodeado de explosivos convencionales de alta potencia. Cuando estos explosivos detonan, comprimen el material y obligan a los neutrones a escapar de los átomos que los contienen, con lo que el núcleo central de material fisible se convierte en el deseado caos de neutrones siendo disparados en todas direcciones, destrozando los núcleos atómicos y liberando a su vez más neutrones mientras la temperatura se dispara.

La potencia de las bombas atómicas se mide en tons, o toneladas, dicho en castellano. Un ton equivale a la explosión igual a la de una tonelada de TNT, aunque la mayoría de veces se habla de kilotones, (es decir, miles de toneladas) debido a la naturaleza violenta de estas reacciones. El siguiente vídeo es lo más cercano que hemos encontrado a la detonación de una tonelada de material explosivo (aunque probablemente no sea TNT).


www.youtube.com/watch?v=FAYVMXYYAp4

Para comparar todo esto con la realidad, pondré un ejemplo tristemente célebre, el de Hiroshima y Nagasaki, que se utiliza mucho en la prensa a la mínima oportunidad, pero mucha gente no tiene muy claros los datos exactos tras el asunto.

La bomba atómica que cayó sobre Hiroshima tenía una potencia de 13 a 18 kilotones (13.000-18.000 toneladas de TNT) y la de Nagasaki de 20 a 22 kilotones (20.000 a 22.000 toneladas de TNT). Es decir, que tenían de 13.000 a 22.000 veces la fuerza de la bomba del vídeo.

En las dos ciudades se observó más o menos el mismo patrón de daños: un radio de 1.6 kilómetros desde el punto de la explosión quedó devastado (menos las estructuras de hormigón armado), los edificios a una distancia de 1.6 a 3.2 kilómetros del mismo punto sufrieron daños graves y a partir de esa distancia los daños fueron superficiales. Los cristales de las ventanas se rompieron hasta casi 20 kilómetros de distancia.

Crédito: wikimedia commons.

En Hiroshima fueron destruidos el 67% de los edificios, mientras en Nagasaki este porcentaje representa el 40.2% entre dañados y destruidos.

Usando estos datos como referencia, podemos comparar, más o menos, el poder destructivo máximo del arsenal atómico actual.

La King Ivy, por ejemplo, es la bomba atómica (de fisión) más potente jamás probada con una potencia de 500 kilotones o 500.000 toneladas de TNT. Es decir, entre 27 y 38 veces más tonelaje que las de Hiroshima y Nagasaki. Eso no significa que si una bomba atómica arrasa un radio de 1 kilómetro, una 27 veces más potente vaya a arrasar 27 kilómetros. Hay que tener en cuenta que cuanto más se aleja la onda expansiva del punto de la explosión, más le cuesta a esta avanzar.

Aunque esta potencia no es ninguna broma, las armas basadas en la fisión son meras flatulencias comparadas con las bombas que aprovechan la fusión nuclear, que extraen su energía de la fusión entre los núcleos atómicos, lo mismo que hace brillar las estrellas.

Estos dispositivos son tan exageradamente potentes que utilizan explosiones atómicas sólo para activar la reacción de fusión nuclear. De estas armas, la más potente es la Tsar Bomba, fabricada por la URSS en la década de los sesenta y que tiene una potencia de 57 megatones. Esto son 57 millones de toneladas de TNT. A su vez, es 114 veces más potente que la King Ivy o, por decirlo de otra manera, tiene mayor poder destructivo que todos los explosivos utilizados durante la segunda guerra mundial, combinados y multiplicados por diez. Lo más impactante del asunto, de todas maneras, es que el diseño inicial estaba pensado para que la bomba desarrollara 100 megatones.

Rusos.

Y aquí me despido con la imagen de la detonación de una bomba termonuclear con una potencia de 15 megatones.

Prueba de la bomba termonuclear Castle Bravo, de 15 megatones. En vídeo, haciendo click aquí.