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Un héroe geológico inesperado

La semana pasada nos dejó una de las voces más icónicas del rock, la grandísima Gaynor Hopkins, más conocida como Bonnie Tyler. Cuando pienso en ella, me viene a la memoria el curioso videoclip de “Holding Out for a Hero”, donde la dama rubia de voz rasgada aguantaba el tipo de pie junto a uno de los acantilados del Gran Cañón del Colorado. Ese icónico momento, para mí, se convertía en una pequeña clase de geología, porque este enorme tajo en el terreno recoge gran parte de la historia de Norteamérica, casi de manera continua.

Gran Cañón del Colorado
Panorámica del Parque Nacional y Patrimonio Mundial de la Humanidad del Gran Cañón del Colorado.Foto: Lennart Sikkema / Wikimedia Commons

El Gran Cañón es una enorme zanja de paredes casi verticales excavada por el río Colorado en una meseta de Arizona, en Estados Unidos. El corte tiene una anchura que oscila entre unos 150m y casi 30km y sigue el sinuoso curso del río Colorado por una longitud de más de 440km a lo largo de gran parte del estado de Arizona. Pero lo más espectacular de este cañón es la altura de sus paredes, que alcanzan los 1800 m en su zona más profunda, dejando a la vista miles de capas de rocas rojizas, con algunas de tonos grisáceos, apiladas unas encima de las otras.

 

Ahora vamos a armarnos de valor, como hizo Bonnie Tyler, y empecemos nuestro descenso desde la parte más alta del acantilado hasta el curso del río Colorado, revelando la historia geológica de este lugar. Pero haremos el viaje al revés de como os he acostumbrado en otras ocasiones, porque iremos desde los materiales más modernos hacia los más antiguos. Y, para hacerle también un pequeño homenaje al Tour de Francia, que se está disputando estos días, desarrollaremos nuestro camino en varias etapas, con descansos incluidos.

Gran Cañón del Colorado
Esquema geológico de un perfil vertical del Gran Cañón del Colorado, con los niveles en los que se han perdido materiales señalados en blanco y la Gran Discordancia marcada en rojo. Imagen modificada de Karlstrom, K., L. Crossey, A. Mathis, and C. Bowman. (2021) Telling time at Grand Canyon National Park: 2020 update. Natural Resource Report NPS/GRCA/NRR—2021/2246. National Park Service, Fort Collins, Colorado. doi: 10.36967/nrr-2285173.

La primera etapa de este viaje es la típica larga y rompe piernas, ya que comienza con unas rocas formadas hace unos 230 millones de años, durante el Periodo Triásico, y culmina con materiales depositados hace unos 310 millones de años, en el Periodo Carbonífero. En esos momentos, toda esta zona era un ambiente litoral, donde el nivel del mar subía y bajaba continuamente, por lo que se alternan materiales depositados en medio marino con rocas formadas en extensas playas. Y esto nos lo chivan los fósiles que aparecen en estas rocas, ya que en algunos niveles encontramos corales o gasterópodos marinos, mientras que en otros descubrimos restos de plantas y huellas de animales continentales.

Gran Cañón del Colorado
Detalle del aspecto de las rocas del Carbonífero presentes en el Gran Cañón del Colorado. Fuente: Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS)

Si seguimos bajando por el cañón, disputaremos la segunda etapa de nuestro viaje, mucho más tranquila y sosegada. Aquí nos encontramos con unas rocas formadas entre hace 310 y unos 395 millones de años, lo que corresponde a parte de los Periodos Carbonífero y Devónico. En estos materiales aparecen fósiles de organismos marinos, como peces y trilobites, que nos informan que en este momento se instauró en esta zona un mar poco profundo y de aguas tropicales.

 

Nos encontramos ahora con la primera jornada de descanso en este viaje en el tiempo, ya que han desaparecido más de 100 millones de años de depósito que no nos permiten conocer la historia completa de este lugar.

 

Continuando con el descenso, la tercera etapa nos llevará a descubrir unas rocas formadas hace entre 500 y 570 millones de años, lo que abarca el Periodo Cámbrico y el final de la Era Neoproterozoica, cuando otro mar poco profundo en el que vivían organismos como los trilobites cubría este lugar.

 

Aparece entonces la segunda jornada de descanso, pero esta es bastante más particular. No sólo porque hayan desaparecido más de 450 millones de años de historia de este lugar, sino también por lo que nos encontramos debajo. Y es que, en la cuarta etapa de nuestro viaje, a la que podemos llamar “etapa reina”, aparecen unas rocas formadas hace unos 1000 millones de años, a finales de la Era Mesoproterozoica, en un ambiente litoral colonizado por bacterias fotosintéticas que formaban unas estructuras rocosas llamadas estromatolitos. Pero lo realmente llamativo de estos materiales es que las capas de rocas están inclinadas y chocan directamente contra las capas horizontales más modernas que tienen por encima.

 

A esta estructura geológica donde las capas de rocas inferiores están inclinadas y las que se sitúan por encima están horizontales, por lo que su contacto forma un ángulo, y, además, han desaparecido varios millones de años de depósito en el límite entre ambos bloques de materiales se la denomina discordancia angular. Y la que aparece en el Cañón del Colorado es tan llamativa e importante que se la conoce como la Gran Discordancia.

Gran Cañón del Colorado
Imagen de la Gran Discordancia angular del Gran Cañón del Colorado, donde se señala la orientación inclinada de las capas de rocas inferiores y su contacto con las capas horizontales más modernas de la parte superior. Foto: Doug Dolde / Wikimedia Commons

Tras una nueva jornada de descanso en la que nos faltan unos 700 millones de años de esta historia, alcanzamos la última etapa de nuestro viaje. En la base del Gran Cañón encontramos unas rocas metamórficas (esquistos) e ígneas (granitos) formadas hace entre 1700 y 2000 millones de años, durante la Era Paleoproterozoica. Esto quiere decir que, en ese descenso de unos 90km a lo largo de los acantilados de Gran Cañón, hemos sido testigos de casi 1800 millones de años de la historia de Norteamérica, aunque nos falten algunas páginas de este fabuloso libro de Geología.

 

Pero esta aventura no termina aquí, ya que nos falta conocer cómo y cuándo se generó este enorme cañón. Como siempre, el pistoletazo de salida es culpa de la tectónica, ya que, hace unos 60 millones de años, un choque de placas produjo el ascenso de toda esta zona, que se convirtió en una planicie elevada. El escenario perfecto para que el río Colorado, con paciencia y tesón, lleve 6 millones de años excavando las rocas y arrastrando toneladas de materiales en su camino hacia su desembocadura en el Golfo de California.

 

Sin duda, cuando Bonnie clamaba por un héroe salvador junto al Gran Cañón del Colorado, la escena era realmente épica. Pero no creo que la maravillosa cantante supiese que la verdadera epopeya se encontraba a su espalda. Ahora, ella también formará parte de la historia de ese emblemático lugar por los próximos millones de años.

Sobre la autora: Blanca María Martínez es doctora en geología, investigadora de la Sociedad de Ciencias Aranzadi y colaboradora externa del departamento de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

El artículo Un héroe geológico inesperado se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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El contador de arena

El contador de arena o Arenario es el título de un tratado de Arquímedes (ca. 287 a. C.- ca. 212 a. C.) escrito alrededor de 216 a. C. y dedicado a su benefactor, Gelón II de Siracusa.

 

El contador de arena
Portada de la traducción de John Wallis de El contador de arena. Fuente: Wikimedia Commons.

 

En este escrito, el científico griego pretendía determinar la cantidad de granos de arena necesarios para llenar el universo.

 

La tarea no era sencilla, ya que Arquímedes tuvo que estimar el tamaño del universo según el modelo de la época e idear una manera de hablar de números extremadamente grandes…

 

Nombrando números grandes

 

Como hemos comentado, Arquímedes tuvo que idear un método para nombrar números grandes. El sistema numérico de ese momento podía expresar números hasta una miríada (diez mil, 104). Así, usando esta misma palabra, se puede extender inmediatamente esta nomenclatura para nombrar todos los números hasta una miríada de miríadas (es decir, cien millones,108). Arquímedes denominó a los números hasta 108 (sin incluirlo) números primeros del primer periodo.

 

El científico consideraba a cien millones, 108, la unidad de los números segundos del primer periodo. Los múltiplos de 108 eran así los números segundos del primer periodo, hasta esta unidad tomada una miríada de miríadas de veces, 108 x 108 = 1016, la unidad de tercer orden, cuyos múltiplos eran los números de tercer orden, y así sucesivamente.

 

Arquímedes continuó nombrando números de esta manera hasta llegar a una miríada-miríada de veces la unidad 108, es decir, 108 elevado a 108 (denotamos a esta cantidad N) que es la unidad del primer orden del segundo período.

 

El contador de arena

 

La unidad del segundo orden del segundo periodo sería N x 108 y se continuaría de este modo hasta definir una miríada de órdenes en el segundo periodo, y seguir con un tercer período cuya unidad es N2, y luego con un cuarto periodo que empieza en N3. Arquímedes continuó con este proceso hasta definir 108 periodos.

 

Arquímedes también descubrió y demostró la ley de los exponentes para poder manejar estas cantidades.

 

Midiendo el Universo 

 

Arquímedes utilizó el modelo heliocéntrico de Aristarco de Samos: el Sol permanece inmóvil mientras la Tierra orbita a su alrededor. El propio Arquímedes decía en su Arenario:

 

Sus [las de Aristarco] hipótesis son que las estrellas fijas y el Sol permanecen inmóviles, que la Tierra gira alrededor del Sol en la circunferencia de un círculo, estando el Sol en el centro de la órbita, y que la esfera de estrellas fijas, situada alrededor del mismo centro que el Sol, es tan grande que el círculo en el que él supone que gira la Tierra guarda tal proporción con la distancia de las estrellas fijas como el centro de la esfera guarda con su superficie.

 

Según Arquímedes, Aristarco no especificó a qué distancia se encontraban las estrellas de la Tierra por lo que tuvo que hacer las siguientes suposiciones:

 

  1. que el universo era esférico;
  2. que la relación entre el diámetro del Universo y el diámetro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol era igual a la relación entre el diámetro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol y el diámetro de la Tierra.

 

Para calcular la cantidad de granos de arena que llenan el universo, también supuso:

 

  1. que la circunferencia de la Tierra no superaba las 300 miríadas de estadios (5,55 × 10⁵ km, una sobreestimación de aproximadamente un factor de 40);
  2. que la Luna no era más grande que la Tierra, y que el Sol no era más de treinta veces más grande que la Luna (1,65 × 10⁷ km, una sobreestimación de aproximadamente un factor de 10);
  3. que el diámetro angular del Sol, visto desde la Tierra, era mayor que 1/200 de un ángulo recto (π/400 radianes, una sobreestimación, pero precisa dentro del 20 % del valor real).

 

Teniendo en cuenta estas hipótesis, Arquímedes concluyó que el diámetro del Universo no superaba los 10¹⁴ estadios (unos 2 años luz en unidades modernas).

 

Contando granos de arena

 

Para Arquímedes, cada grano de arena tenía un diámetro aproximado de 19 μm (0,019 mm).

 

El científico manifestaba que cuarenta semillas de amapola colocadas una al lado de la otra equivalían a un dáctilo griego (el ancho de un dedo), que medía aproximadamente 19 mm de longitud. Como el volumen es proporcional al cubo de una dimensión lineal, una esfera de un dáctilo de diámetro contendría (según nuestro sistema numérico actual) 40³ = 64 000 semillas de amapola.

También afirmaba que cada semilla de amapola podría contener una miríada (104) de granos de arena. Multiplicando ambas cifras, propuso 640 millones como el número de hipotéticos granos de arena en una esfera de un dáctilo de diámetro. Para simplificar los cálculos posteriores, redondeó 640 millones a mil millones, señalando que, como el primer número era menor que el segundo, la cantidad de granos de arena calculada posteriormente superaría la cantidad real.

 

Un estadio griego tenía una longitud de 600 pies griegos, y cada pie medía 16 dáctilos, por lo que había 9600 dáctilos en un estadio. Arquímedes redondeó de nuevo esta cifra a una miríada para simplificar los cálculos, señalando que el número resultante superaría la cantidad real de granos de arena.

 

El cubo de una miríada es 1012, así que, multiplicando mil millones (el número de granos de arena en una dáctilo-esfera) por un billón (número de dáctilo-esferas en una estadio-esfera) se obtiene 1021, el número de granos de arena en una estadio-esfera.

 

Como hemos comentado antes, Arquímedes estimó que el Universo tenía un diámetro de 10¹⁴ estadios, por lo que habría (10¹⁴)³ = 10⁴² estadios-esferas en el universo. Así, en el Universo podría contener 10²¹ x 10⁴² = 1063 granos de arena.

 

Para este verano…

 

… quizás te apetezca hacer un cálculo más asequible, ¿quizás estimar la cantidad de granos de arena de la playa que (si es el caso) visites?

 

 

Referencias

 

 

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y editora de Mujeres con Ciencia

El artículo El contador de arena se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Cómo la metalurgia inteligente está redefiniendo la economía circular del acero

La chatarra de acero es uno de los materiales más reciclados del mundo industrial moderno. Sin embargo, detrás de esa aparente simplicidad se esconde un problema científico y tecnológico complejo: no toda la chatarra es igual, ni puede ser tratada de la misma forma sin afectar a la calidad y al rendimiento del material o producto final fabricado con ella.

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Foto: v2osk / Unsplash

Lejos de ser un flujo homogéneo, la chatarra es una mezcla altamente variable de aceros de diferentes composiciones, recubrimientos, aleaciones y otros materiales (como el plástico). Entre ellos, algunos elementos presentes en cantidades muy pequeñas, como el cobre, pueden tener un efecto determinante en la calidad del acero reciclado, especialmente en aplicaciones de altas prestaciones.

Esta realidad plantea una cuestión fundamental: ¿es posible transformar una chatarra considerada “de baja calidad” en una materia prima útil para fabricar aceros avanzados?

La complejidad oculta del reciclaje del acero

El reciclaje del acero se basa en una idea aparentemente sencilla: fundir el material y volver a darle forma. Sin embargo, en la práctica, el proceso está condicionado por la química del material de carga (el material que se introduce en el horno).

Elementos residuales que no pueden eliminarse fácilmente durante la fusión tienden a acumularse en el acero reciclado. Algunos de ellos son beneficiosos en pequeñas cantidades, pero otros pueden generar impurezas, fragilidades o limitar el uso del material en productos exigentes. Un ejemplo de ello es el acero plano.

Esto ha llevado históricamente a una jerarquía implícita dentro del reciclaje: las chatarras “limpias” o de alta calidad se destinan a aplicaciones de mayor valor, mientras que las más contaminadas se relegan a usos menos exigentes o incluso se exportan fuera de la UE.

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Foto: Zed Can / Unsplash

Una nueva mirada sobre la chatarra

En los últimos años, sin embargo, la investigación en metalurgia y ciencia de materiales, impulsada, en gran parte, por la escasez de recursos naturales (minas) de Europa y la necesidad de mejorar la sostenibilidad de los procesos de fabricación, han trabajado sobre este aspecto con otra perspectiva. En lugar de considerar la variabilidad de la chatarra como un problema inevitable, se está explorando cómo caracterizarla, clasificarla y acondicionarla de forma más inteligente y eficiente. El objetivo es gestionarla mejor para sacarle mayor partido.

Es importante tener en cuenta que la economía circular no consiste únicamente en reciclar más, sino en conservar el mayor valor de cada material durante el máximo tiempo posible. En esta línea, un importante cambio conceptual tiene que ver con el papel y el tratamiento de los elementos residuales. Entre las chatarras, por ejemplo, encontramos el cobre, un material valioso que, sin embargo, se convierte en impureza o elemento problemático en caso de no ser separado. Mediante procesos de separación durante el acondicionamiento de la chatarra es posible obtener concentrados de cobre con alta pureza (>99%), que pueden reintroducirse en la industria metalúrgica como materia prima secundaria.

En este proceso, es importante el rol que juegan las tecnologías avanzadas de análisis, como sensores ópticos, sistemas de rayos X, espectroscopía LIBS y modelos de análisis de datos capaces de predecir la composición de las chatarras y facilitar su clasificación y separación.

Medir el impacto ambiental: más allá del reciclaje

La mejora de los procesos de reciclaje no solo debe evaluarse en términos técnicos o económicos, sino también ambientales. Para ello, una de las herramientas más utilizadas es el Análisis de Ciclo de Vida (LCA), que permite cuantificar el impacto global de un material desde su origen hasta su eliminación final.

En el caso del acero reciclado, los estudios muestran que pequeñas mejoras en la calidad de la chatarra o en su acondicionamiento pueden traducirse en reducciones significativas de emisiones y consumo energético, especialmente cuando se comparan con la producción de acero a partir de materias primas vírgenes.

Este tipo de análisis refuerza una idea clave que ya hemos mencionado: la sostenibilidad no depende únicamente de reciclar más, sino de reciclar mejor.

Una transición en marcha

El reciclaje del acero está entrando en una nueva etapa en la que la ciencia de materiales, la ingeniería de procesos y el análisis de datos convergen para redefinir lo que entendemos por “materia prima secundaria”.

Desde este prisma, la chatarra pasa a convertirse en un recurso complejo, que puede ser diseñado, optimizado y valorizado con un nivel de precisión cada vez mayor.

Este cambio de paradigma no es solo tecnológico, sino también conceptual: implica reconocer que el valor de un material no desaparece al final de su vida útil, sino que puede redistribuirse si somos capaces de entender y gestionar su complejidad.

 

Agradecimiento

Este enfoque ha sido recientemente investigado y validado en el marco del proyecto europeo CAESAR (CirculArity Enhancements by Low-quality Scrap Analysis and Refinement), donde se han desarrollado estrategias avanzadas para la caracterización, acondicionamiento y valorización de chatarra de acero de baja calidad para la creación de productos avanzados, así como la recuperación de cobre de alta pureza y su reincorporación en la industria siderúrgica como elemento aleante en sustitucion de cobre de obtención primaria.

 Sobre la autora: Clara I. Delgado. AZTERLAN Metallurgy Research Centre

Sobre AZTERLAN: Con el firme compromiso de impulsar el desarrollo tecnológico y la competitividad de las empresas, AZTERLAN cuenta con más de 45 años de experiencia ofreciendo soporte tecnológico, conocimiento metalúrgico experto y soluciones avanzadas a la industria de transformación metal-mecánica y a sus sectores cliente.

Basque Research & Technology Alliance (BRTA) es una alianza que se anticipa a los retos socioeconómicos futuros globales y de Euskadi y que responde a los mismos mediante la investigación y el desarrollo tecnológico, proyectándose internacionalmente. Los centros de BRTA colaboran en la generación de conocimiento y su transferencia a la sociedad e industria vascas para que sean más innovadoras y competitivas. BRTA es una alianza de 17 centros tecnológicos y centros de investigación cooperativa y cuenta con el apoyo del Gobierno Vasco, SPRI y las Diputaciones Forales de Araba, Bizkaia y Gipuzkoa.

El artículo Cómo la metalurgia inteligente está redefiniendo la economía circular del acero se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Un origen ancestral para el organizador de Spemann-Mangold

«No es el nacimiento, el matrimonio o la muerte, sino la gastrulación, el momento más importante de tu vida» (Lewis Wolpert)

La frase de este gran biólogo británico parece una humorada, pero tiene mucho sentido. Durante nuestra gastrulación actuó un organizador que dirigió nuestro desarrollo y nos hizo ser como somos.

Tenemos que explicar esto más despacio. La gastrulación es esa parte del desarrollo embrionario en la cual unas células superficiales se introducen en el embrión para formar la futura cavidad digestiva. Estas células se denominan endodermo. Las células que permanecen en la superficie (ectodermo) originarán la epidermis y el sistema nervioso. Podemos ver la gastrulación de un anfibio en la primera parte de este vídeo:

Todos los animales, excepto las esponjas y los placozoos [1], gastrulan. En la gastrulación de los demás animales (excepto los cnidarios y los bellísimos ctenóforos) un grupo de células (el mesodermo) se intercala entre ecto y endodermo. De estas células mesodérmicas derivan múltiples sistemas: muscular, circulatorio, excretor, etc.

La pregunta es ¿cómo las células “saben” hacia dónde dirigirse y lo que tienen que hacer? Y ahí es donde entra en escena el organizador.

En los años 20 del siglo pasado, Hilde Mangold, una estudiante de doctorado del laboratorio de Hans Spemann (Instituto Zoológico de Friburgo), investigaba el desarrollo de los anfibios. Uno de sus experimentos consistió en trasplantar un fragmento del labio anterior del blastoporo (el orificio creado por la entrada del endodermo durante la gastrulación) a otras zonas de la gástrula. Sorprendentemente, en el lugar del injerto se generaba un segundo embrión (Figura 1). Mangold comprobó que las células injertadas no formaban el embrión, sino que inducían a los tejidos próximos, cambiando su destino, para constituir un nuevo individuo. Esta región del labio anterior del blastoporo con tan extraordinarias propiedades recibió el nombre de “organizador de Spemann-Mangold”[2].

Figura 1. Figura 1. Experimento crucial de Hilde Mangold. El injerto del labio anterior del blastoporo en la región ventral de otra gástrula cambia el destino de los tejidos circundantes y origina un nuevo individuo. Modificado de Van Robays, J., Hilde Mangold-Pröscholdt (1898 – 1924): The Spemann-Mangold Organizer, con licencia CC-BY 4.0. El retrato de Mangold es de Patricia Díaz Belamendia, CC0.

El organizador fue uno de los descubrimientos más trascendentales para la biología del siglo XX, ya que revelaba la existencia de unos insospechados mecanismos moleculares de inducción (morfógenos). Los morfógenos fueron identificados en las siguientes décadas, y permitieron comprender cómo se construye un organismo durante el desarrollo. Por desgracia, el destino de Hilde Mangold fue trágico, ya que falleció en un accidente doméstico a la edad de 25 años. Su supervisor, Hans Spemann, recibió el Nobel de Medicina y Fisiología en 1935, en lo que constituye el único Premio Nobel de Medicina otorgado a un trabajo de doctorado.

Hoy día conocemos bien cómo actúa el organizador en la gastrulación de los vertebrados, controlando la organización espacial del embrión y el destino de sus diferentes tejidos. En cambio, el desarrollo de la mosca del vinagre (Drosophila) no implica un organizador como el de los vertebrados, ya que intervienen sobre todo morfógenos de origen materno. Por esto, se llegó a pensar que el organizador de Spemann-Mangold era una innovación evolutiva de los vertebrados.

Hace diez años, un grupo de investigadores de la Universidad de Viena demostró la existencia del organizador en un cnidario, la anémona Nematostella vectensis. El trasplante del margen del blastoporo inducía un segundo eje corporal, una nueva boca y una nueva cavidad digestiva (Figura 2). Lo más relevante era que los morfógenos identificados en este proceso de inducción correspondían con los del organizador de Spemann-Mangold. Esto fue una auténtica sorpresa, ya que el linaje de los cnidarios se separó del resto de animales (los bilaterales) hace alrededor de 600 millones de años, en los albores de la evolución animal.

Figura 2. Demostración de la existencia de un organizador en el cnidario Nematostella. Se injertan células procedentes de las zonas marcadas 1-4, próximas al margen del blastoporo. Solo las procedentes de la zona 1 y, sobre todo, de la 2, inducen un nuevo eje corporal. De Kraus et al. (2016), https://www.nature.com/articles/ncomms11694, con licencia CC-BY 4.0.

Un estudio que acaba de publicarse en Nature por el grupo de Andreas Hejnol (Universidad de Jena) ha confirmado el origen antiguo del organizador. El modelo estudiado fue un ctenóforo (Mnemiopsis leidy), lo cual tiene un interés especial, como veremos luego. De nuevo, el trasplante del margen blastoporal indujo la formación de un nuevo eje corporal. Además, cuando el organizador se trasplantó, no a otro ctenóforo, sino a la anémona Nematostella, se generó un segundo eje en un 16% de los casos (Figura 3). Esto demostraba el carácter “universal” del mecanismo organizador, capaz de funcionar en animales muy alejados evolutivamente.

Figura 3. Izquierda: El margen del blastoporo del ctenóforo Mnemiopsis leidy también tiene función organizadora. De 67 injertos, 28 generaron una segunda boca y faringe (b) y 10 una nueva boca (c). El injerto de ectodermo lateral no tuvo ningún efecto. Derecha: El injerto del organizador de Mnemiopsis en gástrulas del cnidario Nematostella indujo un segundo sitio de expresión de NvFoxA, un marcador de la faringe, en 11 de 70 casos. Modificado de Kremnyov et al. (2026), cita completa en referencias, con licencia CC-BY 4.0.

Hay una derivada especialmente interesante de este experimento. Existe un debate no resuelto en la actualidad acerca de la posición de los ctenóforos en la evolución animal. Tradicionalmente se les venía relacionando con los cnidarios, con los que comparten una organización corporal similar. Sin embargo, a partir de 2008, diversos estudios han propuesto que los ctenóforos constituyen el linaje más basal de todos los animales (Figura 4). Desde entonces se han sucedido argumentos a favor y en contra de esta postura. Lo que nos interesa ahora es la idea, lanzada por el grupo de Hejnol, de que el organizador estaría en la mismísima base de la organización animal, y que fue decisivo para dar orden espacial a un conglomerado ancestral de células. Se trata de una hipótesis bastante discutible, pero que estimulará sin duda el debate sobre el origen y la evolución temprana de los animales.

Figura 4. Izquierda: Hipótesis tradicional sobre la filogenia basal de los animales. Las esponjas (Porifera) serían el linaje más basal, mientras que los ctenóforos estarían relacionados con cnidarios o bilaterales. El origen del organizador se asocia al proceso de gastrulación, que no existe en las esponjas. Derecha: Si asumimos el carácter basal de los ctenóforos, de acuerdo con recientes estudios, gastrulación y organizador serían procesos concomitantes con el propio origen de los animales. Se supone que en las esponjas estos procesos se habrían perdido. De Kremnyov et al. (2026), cita completa en referencias, con licencia CC-BY 4.0.

Referencias

Kremnyov, S., Lebedeva, T., Genikhovich, G. et al. (2026) A blastoporal organizer in a ctenophore Nature doi: 10.1038/s41586-026-10643-z.

 

Sobre el autor: Ramón Muñoz-Chápuli Oriol es Catedrático de Biología Animal (jubilado) de la Universidad de Málaga.

Notas:

[1] Los placozoos son unos minúsculos animales marinos en forma de disco que carecen de órganos.

[2] En muchos libros aparece como “organizador de Spemann”, lo que constituye una flagrante injusticia.

El artículo Un origen ancestral para el organizador de Spemann-Mangold se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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El asombro de contemplar el cielo nocturno mejora nuestro bienestar y lo estamos perdiendo

cielo nocturno
FMirar las estrellas mejora el bienestar. La ciencia comienza a desarrollar herramientas para medir sus beneficios y, justo ahora, el cielo nocturno está desapareciendo. Foto: Greg Rakozy en Unsplash

Contemplar el cielo nocturno tiene algo especial que el ser humano ha experimentado desde sus más lejanos orígenes, una mezcla de humildad, íntima conexión, respeto, espiritualidad y profundo asombro que nos ha acompañado desde nuestros primeros pasos como especie. Disfrutar de la inmensa vista del cosmos durante una de estas noches de verano nos deja la confusa, pero agradable sensación de ser muy pequeños y muy grandes a la vez. Los japoneses, acostumbrados a concentrar ideas intangibles y complejas con unos simples caracteres, poseen el concepto Yügen (幽玄) que no designa un objeto o un sentimiento concretos, sino el estado intermedio que se mueve entre ambos. Yügen es la percepción, profunda y hasta melancólica, de la enorme belleza del Universo incluso cuando la contemplamos de forma incompleta, velada, sugerida… Los anglosajones, más prácticos y directos, suelen usar la palabra «Awe» para reflexionar sobre esa esquiva sensación de asombro. En castellano no existe un único vocablo y, como se puede comprobar, he necesitado todo este párrafo para acercarme a su difusa descripción.

El contacto con la Naturaleza despierta esa misteriosa interacción y desencadena reacciones físicas y psicológicas que la ciencia, desde hace ya varias décadas, ha empezado a analizar y documentar. Los beneficios de la interacción con el entorno natural son claros: menos estrés, menos ansiedad, mejor atención, mayor resiliencia… Podríamos incluso ir un paso más allá y mencionar que existen estudios que relacionan esa sensación de asombro con ser más generosos, con la percepción de que tenemos más tiempo y somos más felices, y hasta sabemos que mejora nuestra salud física. «El hecho de contemplar con asombro la belleza natural y sus maravillas proporciona un empujón extra a nuestro sistema inmunitario, promoviendo niveles más saludables de citoquinas, unas moléculas que pueden bloquear hormonas y neurotransmisores clave —como la serotonina y la dopamina— que controlan el estado de ánimo, el apetito, el sueño y la memoria».

Lo que el asombro hace al cerebro es, cuando menos, contraintuitivo. En lugar de inquietar al individuo, lo apacigua. Paul Piff y sus colaboradores de la Universidad de California demostraron en 2015 que quienes «experimentaban asombro se volvían más generosos, más éticos y, sobre todo, se percibían a sí mismos como menos importantes». No en el sentido de la autoestima dañada, sino en el más literal: el yo se empequeñece ante algo mayor, y esa perspectiva —lo llamaron el «yo pequeño»— tiene efectos medibles sobre el comportamiento y el estado de ánimo.

Sin embargo hay un detalle revelador en toda esa literatura: casi todos los artículos científicos publicados se han centrado en lo que ocurre de día. Contamos con estudios que analizan las ventajas físicas y mentales de la observación de aves (White et al., 2023), de caminar por espacios naturales (Keenan, et al. 2021; Nisbet et al., 2019; Samus et al. 2022), de participar en proyectos de ciencia ciudadana como el recuento de mariposas (Pocock et al., 2023) o de intervenciones específicas como baños forestales (Kotera et al. 2020).

La mitad nocturna del entorno natural ha sido, hasta hace muy poco, un camino poco transitado por la investigación. De hecho, entre esta maraña de artículos sobre el bienestar de actividades naturales diurnas apenas destaca ningún estudio que haya analizado la contemplación del cielo nocturno, como fenómeno separable del comportamiento diurno relacionado con la naturaleza.

Foto:  Uvejs Bektas / Pexels.com

 

Esta ausencia de estudios sobre la observación del cielo nocturno fue el motivo por el que Christopher Barnes de la Universidad de Derby (UK) y Holli-Anne Passmore, de la Universidad de Edmonton (Canadá), se decidieron a intentar llenar ese hueco con un punto de partida bastante sencillo: si tenemos escalas psicométricas para medir la conexión y el bienestar de alguien en contacto con un bosque o con el océano, ¿por qué no existe nada equivalente para el cielo nocturno? Su respuesta se publicó en 2024 en el Journal of Environmental Psychology y su propósito principal fue «diseñar, desarrollar y validar una nueva medida: el Índice de Conectividad del Cielo Nocturno (NSCI)». En la práctica, el NSCI representa la primera escala psicométrica validada capaz de medir la conexión de una persona con el cielo nocturno.

Para crear esta escala NSCI los autores no partieron de cero sino que aprovecharon otros modelos de medición del bienestar, como el modelo de Pathways to Nature Conectedness, que identifica cinco elementos clave a través de los cuales los seres humanos desarrollamos vínculos con el mundo natural: contacto, emoción, compasión, significado y percepción de belleza. Después se pusieron en contacto con diferentes grupos de interés que incluían tanto a colectivos de astrónomos aficionados, profesiones relacionadas con la guarda y observación del cielo nocturno, así como con personas sin ningún interés especial en astronomía (n=406). Los voluntarios se sometieron a diferentes test con atención especial a dos elementos o subescalas: Conexión con el cielo nocturno y voluntad de protección del mismo.

Los resultados del estudio fueron más que previsibles: Mayor conexión con el cielo nocturno se relaciona positivamente con salud mental y bienestar físico, predice un mayor nivel de preocupación ambiental y quienes viven en zonas con más contaminación lumínica puntúan menos en conexión y declaran menor intención de proteger el cielo.

Por supuesto, el estudio posee numerosas limitaciones que los propios autores reconocen: la muestra es de población general y probablemente no es representativa de todos los grupos demográficos; las relaciones encontradas son correlacionales, no causales; y el índice necesita ser probado en contextos culturales distintos al anglosajón, donde el cielo nocturno puede tener significados y prácticas muy diferentes. Sin embargo, más allá de los datos, la importancia de este artículo radica en el desarrollo de un primer instrumento de medición que permite cuantificar con rigor algo tan etéreo como el «Awe» y sus consecuencias.

Parece una simple apreciación técnica, pero tiene consecuencias notables: Sin herramientas fiables de medición y cuantificación, la relación humana con el cielo nocturno permanece en el terreno de la experiencia personal inarticulada. Con medición, se convierte en un objeto legítimo de investigación científica, de diseño de políticas ambientales y de evaluación de futuros programas.

cielo nocturno
Predicciones del brillo y las posiciones de los satélites comparando el millón de satélites-centros de datos para IA propuestos por SpaceX con la megaconstelación de 42.000 satélites aprobada anteriormente. Fuente: Lawler et al (2022), CC BY-NC-ND / The Conversation.

Por otro lado, se hace muy difícil no apreciar la triste ironía tras esta cronología: Durante décadas, el interés científico por el cielo nocturno y la salud humana fue marginal. Ahora, justo cuando la psicología por fin construye las herramientas para medir esa relación con rigor, el recurso que la hace posible —un cielo oscuro con estrellas visibles— está siendo alterado de forma irreversible desde dos frentes simultáneos: la contaminación lumínica terrestre, que ya afecta al 80% de la población mundial, y la creciente población orbital de objetos artificiales.

Entre 2019 y 2025, el número de satélites en órbita pasó de unos 2.000 a más de 12.000, un descomunal crecimiento impulsado casi en su totalidad por megaconstelaciones de internet satelital. SpaceX lanza de media alrededor de 40 satélites Starlink cada semana. Amazon, con su Proyecto Kuiper, puso sus primeros 27 en órbita en abril de 2025 y planea más de 3200.

Hace poco, el dueño de SpaceX y reciente billonario Elon Musk ha presentado su propuesta de un millón de satélites a la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC) y, aunque hasta ahora sólo ha proporcionado información básica sobre estos nuevos satélites, sí podemos anticipar «que la nueva constelación propuesta tendrá satélites en órbitas mucho más altas, lo que los hará visibles durante períodos más largos de la noche».

En resumen, parece que cuando empezamos a interesarnos por las ventajas en nuestro bienestar físico y mental de la contemplación del cielo nocturno, cuando comenzamos a desarrollar herramientas científicas que nos permitan estudiarlas y cuantificarlas… es justo cuando empezamos a perder el cielo nocturno. Quizás, antes de atiborrar la espléndida visión que se expande sobre nuestras cabezas con miles o millones de satélites, deberíamos estudiar, cuantificar y comprender lo que estamos a punto de emborronar.

 

Referencias científicas y más información:

Christopher Barnes & Holli-Anne Passmore (2024) Development and testing of the Night Sky Connectedness Index (NSCI) Journal of Environmental Psychology doi: 10.1016/j.jenvp.2023.102198

Samantha Lawler, Aaron Boley, Hanno Rein (2026) A million new SpaceX satellites will destroy the night sky — for everyone on Earth The Conversation (2026)

Mal James  (2026) Psychology suggests stargazing might be better for us than we realize SpaceDaily

 

Sobre el autor: Javier Peláez (@Irreductible), es escritor y comunicador científico. Autor de «500 Años de Frío» (2019), «Planeta Océano» (2022) y «En busca del último continente» (2026). También es guionista en el programa de TVE «Órbita Laika», ganador de tres premios Bitácoras, un premio Prisma a la mejor web de divulgación científica por Naukas.com y un Premio Ondas al mejor programa de radio digital por Catástrofe Ultravioleta.

El artículo El asombro de contemplar el cielo nocturno mejora nuestro bienestar y lo estamos perdiendo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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¿Puede la geología dar respuesta a la paradoja de Fermi?

paradoja de Fermi

«¿Dónde está todo el mundo?» se preguntaba Enrico Fermi. Si hay cientos de millones de estrellas en una sola galaxia, y miles de millones de galaxias en el universo, y muchas estrellas tienen sistemas planetarios a su alrededor, por pura probabilidad tiene que existir vida en muchos planetas aparte de la Tierra, incluso, también por probabilidad, vida inteligente. Y, sin embargo, no la detectamos. Esta es la paradoja de Fermi. Nahúm Méndez Chazarra explora en esta charla la posibilidad de que exista un filtro para la vida inteligente, un filtro geológico.

Nahúm Méndez Chazarra es geológo. Desde 2009 escribe el blog Un geólogo en apuros, uno de los primeros dedicados a la geología en castellano. Divulgador científico, participa recurrentemente en Naukas, Principia, Muy Interesante  o en el programa Órbita Laika de La 2 de Televisión Española. Es colaborador en este Cuaderno de Cultura Científica donde publica regularmente la sección Planeta B. Es autor de 5 libros de divulgación. En lo académico se especializa en geoarqueología, tectónica activa y en la monitorización de riesgos y eventos geológicos con instrumentación de bajo coste.

 

Edición realizada por César Tomé López

El artículo ¿Puede la geología dar respuesta a la paradoja de Fermi? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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