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Cuando Tanya Atwater comenzó a estudiar Geología en la década de 1960, la mayor parte del conocimiento sobre la Tierra seguía interpretándose como si continentes y océanos hubieran estado siempre más o menos donde están ahora. Se conocían las montañas, los volcanes y el magma que tienen debajo, los terremotos y sus mecanismos, las grandes fallas en las que se divide la corteza terrestre…, pero no había una explicación general que justificara todos esos fenómenos.
Cuando llevaba ya varios años de formación, y aún tenía otros cuantos por delante, la disciplina sufrió un auténtico terremoto, esta vez intelectual. La acumulación de pruebas procedentes del fondo de los océanos, del estudio del magnetismo de las rocas y de la actividad sísmica terminó consolidando la llamada teoría de la tectónica de placas: la superficie terrestre estaba formada por enormes fragmentos rígidos “flotando” sobre otras capas no del todo sólidas y que por tanto se desplazaban lentamente unos respecto a otros.
Aquella nueva idea obligó a reinterpretar prácticamente toda la historia geológica conocida. Atwater estaba entonces en primera fila de esta revolución científica y contribuyó a demostrar cómo esa nueva teoría permitía explicar la evolución del oeste de Norteamérica y el origen de una de las estructuras geológicas más estudiadas del planeta, la falla de San Andrés.
Tanya Atwater nació en Los Ángeles (California) en 1942 y creció en una región donde terremotos, volcanes y grandes cordilleras forman parte del paisaje cotidiano. Aquellos fenómenos despertaban desde hacía décadas el interés de los geólogos, aunque todavía no existía un marco teórico capaz de explicar por qué aparecían precisamente allí. Quizá porque creció rodeada de estos fenómenos eligió estudiar Geología en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), donde se licenció en 1965 y se doctoró en 1972.
Fueron años excepcionales para esta rama de la ciencia. Gracias al desarrollo de nuevas técnicas de exploración del fondo oceánico, las campañas oceanográficas estaban revelando que los océanos escondían largas cordilleras submarinas, profundas fosas y un registro magnético que solo podía explicarse si el suelo oceánico se estaba creando y desplazando continuamente. Aquellas observaciones terminaron por consolidar una idea que hasta entonces había sido recibida con escepticismo: los continentes no eran estructuras inmóviles, sino que viajaban lentamente sobre placas tectónicas en movimiento.
Atwater recordaría años después que tuvo la suerte de formarse precisamente cuando muchas de las grandes preguntas seguían abiertas y era posible participar directamente en la construcción de las respuestas.
Su tesis doctoral abordó uno de los problemas más complejos de la geología norteamericana: reconstruir la evolución tectónica de la costa oeste del continente durante los últimos millones de años.
Hasta entonces, muchos de los rasgos geológicos de California parecían difíciles de relacionar entre sí. Existían grandes fallas, cordilleras, cuencas donde se habían depositado y compactado sedimentos durante miles de años, volcanes y fragmentos de antigua corteza oceánica cuya distribución no se había podido explicar de forma completa y satisfactoria hasta entonces. La nueva teoría de la tectónica de placas ofrecía un punto de partida para conseguirlo, pero sin una demostración basada en evidencias no era más que una hipótesis.
Atwater reconstruyó los movimientos de las placas del Pacífico, Norteamérica y Farallón a lo largo del tiempo (hablamos de eras geológicas, esto es, miles y millones de años) y demostró cómo la desaparición progresiva de esta última explicaba la formación de la falla de San Andrés y buena parte de la evolución tectónica del oeste de Norteamérica. Su trabajo permitió integrar en un único modelo fenómenos que hasta entonces se habían estudiado por separado.
La falla de San Andrés aparece en la conversación pública cada vez que un terremoto sacude California, algo que ocurre con cierta frecuencia. Sin embargo, pensar en ella simplemente como una grieta es quedarse en la superficie de su naturaleza, ya que esa falla es en realidad el punto donde dos placas tectónicas que llevan millones de años desplazándose se encuentran, se chocan y se rozan continuamente.
Para entender y confirmar esto fue necesario reconstruir océanos desaparecidos, trazar el movimiento de placas ya desaparecidas, consumidas en el interior de la Tierra, y calcular cómo ha cambiado la posición de los continentes actuales durante millones de años.
Atwater llevó a cabo esas reconstrucciones, cálculos y proyecciones, y gracias a eso pudo contar la historia de forma coherente. Sus mapas mostraban que la geología de California no era el resultado de procesos aislados, sino el capítulo más reciente de procesos que llevan en marcha desde mucho antes de que existieran los seres humanos. Aquellos trabajos se convirtieron en una referencia para generaciones de geólogos y geólogas y siguen utilizándose para explicar la evolución tectónica de la región.
Tras completar el doctorado, Atwater desarrolló la mayor parte de su carrera en la Universidad de California en Santa Bárbara, donde continuó investigando sobre la evolución tectónica del océano Pacífico y la costa oeste norteamericana.
Con el tiempo dedicó una atención creciente a la divulgación científica. Era consciente de que uno de los mayores obstáculos para comprender la tectónica de placas reside en la enorme escala temporal sobre la que actúan estos procesos: desde la perspectiva del tiempo que tenemos los seres humanos, procesos tan gigantescos y tan lentos (las placas se desplazan unos pocos centímetros al año, como mucho) resultan difícilmente aprehensibles. Para superar esa dificultad trabajó en el desarrollo de animaciones y reconstrucciones digitales capaces de mostrar el movimiento de continentes y océanos a lo largo de millones de años. Aquellas herramientas han terminado utilizándose tanto en investigación como en enseñanza y permitieron visualizar procesos que hasta entonces solo podían imaginarse a partir de mapas estáticos.
Su trayectoria ha sido reconocida con algunos de los principales galardones de la geología internacional, entre ellos la medalla Penrose de la Sociedad Geológica de Estados Unidos o la medalla Wollaston de la Sociedad Geológica de Londres.
Rocío Benavente (@galatea128) es periodista.
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Tu teorema
conquistó el corazón de
las ciencias físicas.
Un sciku consiste en una tapa de ciencia, elaborada con una breve pieza poética y servida en tres líneas. Tal y como indica su nombre, está inspirado en el haiku japonés y, como este, suele componerse de tres versos con cinco, siete y cinco sílabas, respectivamente, sin ningún tipo de rima. En español, debido a la longitud de la mayoría de las palabras, también puede emplearse la combinación 8/11/8.
Laura Morrón Ruiz de Gordejuela es licenciada en Física por la Universidad de Barcelona especializada en el campo de la protección radiológica, con un máster en Ingeniería y Gestión de Energías Renovables por IL3. Técnica de apoyo del Secretariado de Divulgación Científica y Cultural de la Universidad de Sevilla. Autora del libro A hombros de gigantas, obra que ha tenido continuidad en esta sección.
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La física y empresaria Nancy Farley Wood (1903-2003) nació un 12 de julio.
Durante la Segunda Guerra Mundial, enseñó cálculo a militares de la Armada de los Estados Unidos en Chicago. También fue reclutada para el Proyecto Manhattan, donde diseñó y desarrolló detectores de radiación ionizante con el físico John Alexander Simpson en la división de instrumentación del Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago.
En 1949 fundó el N. Wood Counter Laboratory, empresa fundada para desarrollar, fabricar y suministrar detectores de radiación gamma y detectores de radiación de neutrones llenos de gas.
Edición realizada por Marta Macho Stadler
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A Nvidia continua a apostar no ecossistema de robótica e apresentou o primeiro sistema de segurança que prepara o ambiente para os robots agirem em ambientes dinâmicos, ao lado de trabalhadores humanos.
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Com 70 puzzles de física em cinco biomas animados, sete tipos de veículos e materiais variados, como aço, cabos e betão, o Bridge Constructor Studio é um jogo de engenharia criativa que diverte imenso, mesmo quando a ponte acaba por colapsar.
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Criada pela Universidade do Colorado, a plataforma PhET, totalmente gratuita e sem publicidade, permite explorar fenómenos científicos em simulações interativas desenvolvidas e validadas por investigadores. Está disponível em diversos idiomas, não exige registo nem instalação de software.
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A mesma força que nos prende ao chão é responsável pela existência de estrelas, dos buracos negros e por transformar completamente o universo. Aproximando-se de um objeto massivo, o tempo corre diferente, devido à influência da gravidade e é em Mercúrio que o tempo está passando mais devagar em relação a outros objetos do sistema solar.
Muitas vezes, chamamos a gravidade de força, mas na realidade, ela é apenas consequência da deformação do espaço, e podemos frequentemente observar isso na prática ocorrendo com a luz. No espaço profundo, grandes aglomerados de galáxias deixam o efeito ainda mais visível, já que a massa de centenas de galáxias juntas produz um campo gravitacional mais poderoso, criando o que os astrônomos chamam de lente gravitacional.
De fato, o que chama a atenção é que a gravidade é capaz de realizar tudo isso no espaço, mas o mais estranho é que o tempo também pode ser afetado assim como a luz sofre com isso. Na astrofísica, o fenômeno é conhecido como dilatação do tempo, quando dois eventos em diferentes distâncias de um objetivo massivo sofrem uma alteração temporal.
A ideia é que quanto mais próximo o relógio está da fonte de gravidade, mais lento o tempo passa, acelerando conforme o relógio se afasta da fonte de gravidade. Albert Einstein previu esse efeito em sua teoria da relatividade e desde então foi confirmado por testes de relatividade geral em vários sentidos.
Sendo assim, podemos afirmar corretamente que o tempo passa de forma diferente de acordo com a distância que alguns planetas estão do Sol, e em Mercúrio, o relógio corre um pouco mais devagar do que na Terra.
O quão diferente o relógio correu por lá até hoje?
Bom, a diferença não é tão gigantesca quanto se imagina, mas a proximidade de Mercúrio com o Sol faria o relógio correr algumas décadas mais lentamente do que na Terra, algo próximo de 30 ou 40 anos de diferença.
No entanto, vamos considerar que Mercúrio está localizado a mais de 50 milhões de quilômetros do Sol e o campo gravitacional da estrela fica um pouco mais fraco. Por isso, a maior dilatação temporal que poderíamos ter acesso no sistema solar é na superfície solar. A massa gigantesca da estrela faria relógios colocados na superfície funcionarem mais devagar 6 segundos por ano em comparação com relógios no espaço profundo.
Sendo assim, considerando que a idade do Sistema Solar é de cerca de 4,5 bilhões de anos, a diferença no tempo medido na superfície do Sol e no tempo medido em uma distância muito grande, como no espaço profundo, seria de aproximadamente 850 anos. Agora temos um número mais relevante, mas ainda assim, é apenas um arranhão dentro dos 4,5 bilhões de anos de história do nosso sistema.
Há quem já até calculou a diferença de idade da superfície ao nível do mar com o topo do Everest e pasmem: a dilatação temporal ao longo de 4,5 bilhões de anos fez o topo do Everest ser 39 horas mais jovem do que o restante da Terra.
Tempo, espaço e gravidade estão profundamente interligados. Em escalas gigantescas, podemos observar como a gravidade é capaz de desviar a luz, distorcer o tempo e deformar o próprio espaço. É verdadeiramente incrível!
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Quando Albert Einstein formulou a Teoria da Relatividade Geral no início do século XX, ele propôs que a presença de um objeto massivo no espaço poderia curvar a trajetória da luz. Esse fenômeno, mais tarde, ficaria conhecido como Anel de Einstein.
Embora qualquer objeto massivo no universo cause esse fenômeno, incluindo nós mesmos, nossa massa é tão pequena que não observamos esses efeitos de forma significativa. Para presenciar o desvio gravitacional, é necessário considerar astros extremamente massivos.
Como o fenômeno ocorre?
Para comprovar tal ideia, um eclipse solar no Brasil em 1919 foi usado como objeto de estudo. Ocorrendo mais precisamente em Sobral, no Ceará, os astrônomos concentraram-se na observação de estrelas próximas ao disco solar durante o eclipse total. Segundo a teoria, a luz de estrelas distantes seria desviada ao passar perto do campo gravitacional intenso do Sol. Durante o eclipse, a luz das estrelas próximas ao Sol estavam levemente deslocadas de sua posição original, corroborando então a validade da Teoria da Relatividade Geral.
Anos depois de confirmar sua teoria, o próprio Einstein afirmou que o fenômeno também poderia ocorrer em escalas maiores, usando a massa de galáxias e aglomerados para distorcer a luz. Esse conceito ficou conhecido como lente gravitacional. Ele explicou que, se um objeto emissor de luz estivesse posicionado exatamente atrás de um corpo massivo capaz de criar essa lente gravitacional, o resultado seria a formação de uma imagem ampliada do objeto.
Mas o que mais impressiona é que, com o passar do tempo, os astrônomos foram encontrando inúmeros tipos de lentes gravitacionais, incluindo os bizarros Anéis de Einstein. Os anéis de Einstein são um tipo de lente gravitacional, onde um círculo luminoso acaba se formando ao redor de um objeto distante.
Resumidamente, as galáxias produzem os anéis quando estão quase perfeitamente alinhadas, uma atrás da outra. De acordo com a relatividade geral, o campo gravitacional das bilhões de estrelas causa uma deflexão da luz nesse momento. Assim, uma galáxia desvia a luz que vem de outra galáxia posicionada diretamente atrás dela, resultando na concentração da luz divergente em um anel visível na direção perfeita com a Terra.
Os registros no espaço profundo
Um dos melhores registros desse tipo de fenômeno foi obtido pelo Hubble, quando avistou a lente de identificação LRG 3-757. Neste caso, a galáxia avermelhada está a pouco mais de 5 bilhões de anos-luz em primeiro plano e, logo atrás dela, tendo sua luz distorcida pela gravidade, a galáxia azulada que está a 10 bilhões de anos-luz.
Os anéis duplos de Einstein são um tipo ainda mais raro: a intensa gravidade de uma galáxia elíptica na frente distorce a luz emitida por duas galáxias localizadas exatamente atrás dela. Isso acontece quando uma galáxia gigante está quase perfeitamente alinhada com outras duas galáxias menores de fundo, porém em diferentes distâncias.
O anel interno e o externo se formam ao redor da galáxia em primeiro plano, contendo várias imagens duplicadas das duas galáxias de fundo, que estão aproximadamente a 6 e 11 bilhões de anos-luz de distância, respectivamente. A probabilidade de testemunhar esse raro alinhamento cósmico visto na imagem acima é estimada em apenas 1 chance em 10.000.
Aqui, temos um fenômeno incrível que revolucionou a física. Tais imagens certamente impressionariam Einstein!
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