El Hielo Artico Oceánico Viejo Está Dando Paso a Hielo Joven y Delgado

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder y la NASA, indica que el hielo de muchos años de antigüedad en el Océano Glacial Ártico, está dando paso a un hielo más joven, más delgado, haciéndolo más susceptible de alcanzar declives récord, como ya ocurrió en el verano del 2007.

El autor principal del estudio es el profesor James Maslanik.El equipo utilizó datos de satélites que se remontan a 1982 para reconstruir las condiciones pasadas del hielo marino ártico. La conclusión es que se ha producido una pérdida casi completa del hielo de más antigüedad, más espeso, y que el 58 por ciento del hielo perenne restante es delgado y tiene sólo de 2 a 3 años de antigüedad.A mediados de la década de 1980, sólo el 35 por ciento de ese hielo marino era tan reciente y delgado, según los resultados del estudio, el primero en cuantificar la magnitud del declive del hielo en el Océano Glacial Ártico utilizando los datos de las edades de los hielos y de su espesor.
Este hielo más fino y reciente hace al Ártico mucho más susceptible a sufrir una rápida fusión. La preocupación de los investigadores es que si el Ártico continúa siendo llevado hacia ese estado físico, se hará mucho más difícil reestablecer las condiciones del hielo marino de hace 20 ó 30 años.La proporción del hielo de cinco o más años de antigüedad dentro de la masa de hielo de múltiples años del Ártico, ha disminuido del 31 por ciento en 1988 al 10 por ciento en el 2007. Los hielos de 7 o más años de antigüedad que representaban el 21 por ciento de la capa de hielo del Ártico en 1988, constituían sólo el 5 por ciento en el 2007.El reemplazo del hielo de más antigüedad y más espeso del Ártico por hielo más joven y más delgado, los efectos del calentamiento global, patrones inusuales de circulación atmosférica, y el aumento del derretimiento por la radiación solar absorbida por las aguas despejadas de hielos en el 2007, han contribuido al preocupante fenómeno. Estas condiciones están preparando al Ártico para una fusión adicional significativa, debido a la realimentación inherente al conjunto de factores.Tomados globalmente, estos cambios sugieren que el Océano Glacial Ártico está acercándose a un punto a partir del cual regresar a las condiciones del hielo anteriores a 1990 será cada vez más difícil, y donde los cambios grandes y abruptos en la capa veraniega de hielo, como los desencadenados en el 2007, pueden convertirse en la norma.

Red de Robots Marítimos Con Cobertura Mundial

Los esfuerzos de los científicos por conocer mejor cómo los océanos influyen en el clima y en la productividad de los recursos pesqueros, entran ahora en una nueva era con el establecimiento de una red de 3.000 robots marítimos de metro y medio que operarán simultáneamente en todos los océanos del mundo.
El proyecto ARGO ya ha ayudado a los científicos australianos a: monitorizar detalladamente a qué velocidad y dónde la temperatura oceánica se eleva debido a las emisiones antropogénicas de los gases que producen el efecto invernadero; proporcionar un torrente de datos esenciales para los nuevos intentos de pronósticos oceánicos; y, además, apoyar los esfuerzos para incluir el Océano Indico en los pronósticos de los ciclos australianos de sequía o inundación."Concebido hace sólo 7 años por un pequeño grupo de oceanógrafos, el proyecto Argo madura para convertirse en uno de los grandes pasos dados por la ciencia oceánica; un paso del cual se pueden beneficiar todos los países", explica la investigadora Susan Wijffels. "Argo nos permitirá enfrentarnos a algunos de los grandes problemas climáticos, y también, nos brindará una visión profunda de cómo el siempre cambiante clima de los océanos afecta a los ecosistemas marinos.
Con el empleo de un sistema de suministro de datos vía satélite, los robots Argo brindarán cada 10 días a los especialistas encargados de hacer pronósticos sobre el estado del mar, y a los científicos que estudian el clima, un conocimiento detallado del estado de las aguas en casi todos los sectores de los océanos del mundo. Vastas regiones marítimas del hemisferio sur, que anteriormente no podían ser inspeccionadas por ser tan remotas y a menudo tormentosas, ya se están escudriñando sistemáticamente por primera vez.Después de haber establecido la red para tener una cobertura global uniforme, y de haber construido un sistema de entrega de datos efectivo, el próximo desafío es mantener todo el equipamiento durante una década en una fase preoperativa de mantenimiento y sostenibilidad. Esto permitirá optimizar el diseño de los equipos, así como demostrar y explotar al máximo su valor estratégico.

El Color Amarronado de Ciertas Masas de Agua Podría Ser Normal y Natural

En los últimos 20 años, lagos y arroyos en lugares remotos del Reino Unido, el sur de Escandinava y el este de América del Norte han ido adoptando paulatinamente un color amarronado debido a la materia orgánica disuelta. Un equipo internacional, dirigido por investigadores del University College de Londres y la Agencia para la Protección del Medio Ambiente (EPA) de EE.UU., sugiere que el cambio del color podría indicar un retorno a un estado preindustrial, más natural, por disminución de los niveles de lluvia ácida.
"Una enorme cantidad de carbono se almacena en forma de depósitos orgánicos en los suelos, y particularmente en las turberas que rodean muchas de nuestras aguas superficiales. En las últimas dos décadas, una cantidad creciente de este carbono se ha estado disolviendo en nuestros ríos y lagos, coloreando el agua de marrón", explica Don Monteith, investigador del Centro de Investigaciones sobre el Cambio Medioambiental en la citada universidad.Ha habido numerosos intentos de explicar lo que está pasando, con toda una gama de causas citadas como probables que van desde el calentamiento global hasta el cambio en el uso de la tierra. Algunos estudios han sugerido que estamos viendo un fenómeno inaudito desencadenado a medida que el suelo se desestabiliza con consecuencias imprevisibles para el ciclo global del carbono.
Analizando los registros químicos del agua de unos 500 lugares en el hemisferio norte, los investigadores han llegado a la conclusión de que el factor dominante en el proceso no es el calentamiento global. Según ellos, el factor más importante ha sido en realidad una notable reducción de lluvias ácidas desde los años setenta. A medida que la acidez y las concentraciones de contaminantes en el suelo descienden, el carbono se vuelve más soluble, lo que significa que más de este elemento pasa a los lagos y ríos, y más puede transportarse a los océanos.Según los autores del estudio, en cierto modo estamos viendo a las aguas retornar a su estado natural, preindustrial. Sin embargo, se necesita más investigación concerniente a las implicaciones que esto trae para los depósitos de agua dulce. Los itinerarios medioambientales de metales pesados como el aluminio y el mercurio, por ejemplo, están atados estrechamente al carbono orgánico disuelto, y es demasiado pronto para saber cómo la materia orgánica en aumento afectará a estos compuestos tóxicos.Los datos para este estudio fueron obtenidos de programas de monitorización financiados nacionalmente en el Reino Unido, EE.UU., Canadá, Noruega, Suecia y Finlandia. Se evaluaron las tendencias en el carbono orgánico disuelto, temperaturas del aire y una amplia serie de otras variables químicas usando datos de 1990 al 2004.

La Acidez de los Océanos Acabará Con los Corales

Las emisiones de dióxido de carbono producidas por las actividades humanas no sólo calientan el globo terrestre; también están cambiando la química de los océanos. Esto pronto podría ser fatal para los arrecifes de coral, que son refugios para la biodiversidad marina y apuntalan las economías de muchas comunidades costeras.
Científicos del Departamento de Ecología Global del Instituto Carnegie han calculado que si las tendencias actuales de emisión de dióxido de carbono continúan, a mediados de este siglo el 98 por ciento de los hábitats de los arrecifes serán bañados por aguas demasiado ácidas para permitir su crecimiento. Entre las primeras víctimas, estará la Gran Barrera de Coral australiana, la estructura orgánica más grande del mundo.El trabajo se basa en simulaciones por ordenador de la química oceánica con niveles de CO2 atmosférico a partir del preindustrial de 280 partes por millón (ppm). Los niveles actuales ya son de 380 ppm y crecen con rapidez debido a la aceleración de las emisiones producidas por las actividades humanas, fundamentalmente por la quema de combustibles fósiles.Alrededor de un tercio del dióxido de carbono liberado en la atmósfera es absorbido por los océanos, lo que ayuda a retardar el progreso del efecto invernadero, pero es un gran contaminante de los océanos. El CO2 absorbido produce ácido carbónico, haciendo que ciertos minerales ricos en carbonatos se disuelvan más deprisa en el agua de mar. Esto es especialmente evidente para la aragonita, el mineral utilizado por los corales y muchos otros organismos marinos en la formación de sus esqueletos.
Antes de la revolución industrial, más del 98 por ciento de los arrecifes de coral de aguas cálidas eran bañados con aguas de mar abierto, 3,5 veces supersaturadas con aragonita, lo que significa que los corales podían extraer con facilidad el mineral para construir los arrecifes. Pero si el CO2 atmosférico se estabiliza en 550 ppm, e incluso eso exigiría un esfuerzo internacional concertado para lograrlo, ningún arrecife de coral existente sobrevivirá en tal ambiente. Los cambios químicos impactarán en algunas regiones antes que en otras. Los mayores riesgos están en la Gran Barrera de Coral y en el Mar Caribe.Los efectos químicos del dióxido de carbono en el océano son básicamente independientes de sus efectos en el clima, por lo que las medidas destinadas a reducir las emisiones con el propósito de mitigar el calentamiento serán de poca ayuda para retardar la acidificación. De hecho, los cambios químicos que nos amenazan pueden requerir cortes de las emisiones aún más drásticos que los necesarios exclusivamente para el clima."Estos cambios vienen en un momento en que los arrecifes ya están bajo una fuerte presión por el cambio climático, la pesca excesiva y otros tipos de contaminación", advierte el químico oceanógrafo Ken Caldeira. "A menos que entremos pronto en acción, hay una posibilidad muy real de que los arrecifes de coral, y todo lo que depende de ellos, no sobrevivan a este siglo".

Posible Mecanismo de la Superconductividad Eléctrica a Temperaturas Altas

Cincuenta años después del premio Nobel otorgado por explicar cómo funcionan los superconductores, los resultados de un estudio a cargo de un equipo de investigación del Laboratorio Nacional de Los Álamos, la Universidad de Edimburgo y la Universidad de Cambridge, hacen pensar en la existencia de otro mecanismo para aclarar algunos aspectos del todavía misterioso fenómeno.

Los investigadores David Pines, Philippe Monthoux y Gilbert Lonzarich postulan que puede lograrse superconductividad en ciertos materiales en ausencia de interacción de los electrones con el movimiento vibratorio de la estructura del material.Este estudio sobre la superconductividad sin los fonones, explora cómo los materiales, bajo ciertas condiciones, pueden volverse superconductores de una forma no tradicional.La superconductividad es un fenómeno por el cual los materiales conducen la electricidad sin resistencia, normalmente a temperaturas muy bajas, de alrededor de 253 grados Celsius bajo cero, el punto donde el hidrógeno se vuelve líquido. La superconductividad se descubrió en el año 1911.Los materiales de una nueva clase, que se convierten en superconductores a temperaturas más cercanas a la del nitrógeno líquido (196 grados Celsius bajo cero), son conocidos como superconductores de "altas temperaturas".
Una teoría para los superconductores convencionales de bajas temperaturas fue desarrollada en 1957 por John Bardeen, Leon Cooper y John Schrieffer. La explicación, a menudo denominada la Teoría BCS, obtuvo para el trío el Premio Nobel de Física en 1972.La atracción neta entre los electrones, que formó la base para la teoría BCS, proviene del acoplamiento de estos con los fonones, las vibraciones cuantizadas de la red cristalina de un material superconductor.Muy parecidas a las vibraciones de una cama de agua que finalmente obligan a sus ocupantes a moverse hacia el centro, lo que los hace coincidir allí, los fonones pueden obligar a los electrones de espín opuesto a atraerse entre sí.Sin embargo, según los investigadores, la atracción de los electrones que lleva a la superconductividad puede manifestarse sin que participen los fonones, en materiales que están a punto de exhibir el orden magnético en el que los electrones se distribuyen en un modelo regular de espines alternos.En su estudio, Pines, Monthoux y Lonzarich han analizado las características materiales que hacen posible una atracción efectiva lo bastante grande como para originar el acoplamiento de un electrón con los campos magnéticos internos producidos por otros electrones en el material. El emparejamiento magnético resultante de los electrones puede dar lugar a la superconductividad, a veces a temperaturas sustancialmente más altas que las encontradas en los materiales en los que el emparejamiento lo proporciona el "pegamento" de los fonones.

Posible Mecanismo de la Superconductividad Eléctrica a Temperaturas Altas

Cincuenta años después del premio Nobel otorgado por explicar cómo funcionan los superconductores, los resultados de un estudio a cargo de un equipo de investigación del Laboratorio Nacional de Los Álamos, la Universidad de Edimburgo y la Universidad de Cambridge, hacen pensar en la existencia de otro mecanismo para aclarar algunos aspectos del todavía misterioso fenómeno.
Los investigadores David Pines, Philippe Monthoux y Gilbert Lonzarich postulan que puede lograrse superconductividad en ciertos materiales en ausencia de interacción de los electrones con el movimiento vibratorio de la estructura del material.Este estudio sobre la superconductividad sin los fonones, explora cómo los materiales, bajo ciertas condiciones, pueden volverse superconductores de una forma no tradicional.La superconductividad es un fenómeno por el cual los materiales conducen la electricidad sin resistencia, normalmente a temperaturas muy bajas, de alrededor de 253 grados Celsius bajo cero, el punto donde el hidrógeno se vuelve líquido. La superconductividad se descubrió en el año 1911.Los materiales de una nueva clase, que se convierten en superconductores a temperaturas más cercanas a la del nitrógeno líquido (196 grados Celsius bajo cero), son conocidos como superconductores de "altas temperaturas".
Una teoría para los superconductores convencionales de bajas temperaturas fue desarrollada en 1957 por John Bardeen, Leon Cooper y John Schrieffer. La explicación, a menudo denominada la Teoría BCS, obtuvo para el trío el Premio Nobel de Física en 1972.La atracción neta entre los electrones, que formó la base para la teoría BCS, proviene del acoplamiento de estos con los fonones, las vibraciones cuantizadas de la red cristalina de un material superconductor.Muy parecidas a las vibraciones de una cama de agua que finalmente obligan a sus ocupantes a moverse hacia el centro, lo que los hace coincidir allí, los fonones pueden obligar a los electrones de espín opuesto a atraerse entre sí.Sin embargo, según los investigadores, la atracción de los electrones que lleva a la superconductividad puede manifestarse sin que participen los fonones, en materiales que están a punto de exhibir el orden magnético en el que los electrones se distribuyen en un modelo regular de espines alternos.En su estudio, Pines, Monthoux y Lonzarich han analizado las características materiales que hacen posible una atracción efectiva lo bastante grande como para originar el acoplamiento de un electrón con los campos magnéticos internos producidos por otros electrones en el material. El emparejamiento magnético resultante de los electrones puede dar lugar a la superconductividad, a veces a temperaturas sustancialmente más altas que las encontradas en los materiales en los que el emparejamiento lo proporciona el "pegamento" de los fonones.

Una Capa de "Invisibilidad" Para el Sonido

Contrariamente a lo que sostenían predicciones anteriores, unos ingenieros de la Universidad Duke han encontrado que es posible producir una capa de "invisibilidad" tridimensional para el sonido, por lo menos en teoría. Semejante velo acústico haría para el sonido lo que la capa de invisibilidad demostrada previamente por el equipo de investigación hace para las microondas: Permitir que las ondas de sonido viajen alrededor de la capa sin ser afectadas y surjan sin distorsión en el lado opuesto.

Steven Cummer, profesor de Ingeniería Electrónica y Computación en la Escuela Pratt de Ingeniería de la Universidad Duke, y sus colaboradores, han inventado una receta para un material acústico que esencialmente abra un agujero en el espacio y haga que el cuerpo colocado dentro de ese agujero desaparezca para las ondas de sonido que vayan a incidir sobre él. Semejante capa podría esconder submarinos en el mar al impedir que fuesen detectados por el sonar, o mejorar de manera espectacular la acústica de una sala de conciertos.

Como en el caso de la capa para las microondas, las propiedades requeridas por una capa para el sonido no se encuentran entre los materiales que existen en la naturaleza, y confeccionar tal capa requeriría el desarrollo de metamateriales artificiales compuestos.En 2006, investigadores de la Universidad Duke y del Imperial College de Londres utilizaron una nueva teoría de diseño con el fin de elaborar los planos para una capa de invisibilidad electromagnética. Sólo unos meses después, el equipo demostró la primera de tales capas, diseñada para operar en frecuencias de microondas.Los investigadores han demostrado ahora que ambas capas acústicas, de tipo bidimensional y hasta tridimensional, teóricamente pueden existir. Este descubrimiento también sienta las bases para otros llamativos dispositivos acústicos, por ejemplo, los destinados a torcer o a concentrar el sonido.Según Cummer, la existencia de un método para fabricar una capa de invisibilidad acústica también indica que posiblemente puedan fabricarse capas para otros sistemas de ondas, incluyendo las sísmicas que viajan a través de la tierra y las olas de la superficie marítima.

Atracción de Líquidos a Escala Microscópica

Cuando una máquina se atasca, la culpa puede ser de la ingeniería o de la física. Lo último es cierto por lo menos para las primeras nanomáquinas simples, que son frenadas por el efecto Casimir. Esta fuerza no opera a mayor escala que la de las millonésimas de centímetro, y hace que piezas diminutas de las máquinas se adhieran entre sí. Científicos del Instituto Max Planck para la Investigación de los Metales y la Universidad de Stuttgart han observado una fuerza similar en una mezcla de dos líquidos.

Los autores del estudio también han encontrado una forma de invertir el efecto de esta fuerza, por lo que quizá podrían evitarse los atascos en las nanomáquinas del futuro. Esto haría posible avanzar más en la miniaturización, y conseguir fabricar sensores o interruptores mecánicos de tamaño nanométrico.

Nada viene de la nada. Sólo en la física esto no siempre es cierto. Por ejemplo, dos placas de metal colocadas a la distancia de medio micrómetro en el vacío y a la temperatura del cero absoluto ejercen una atracción misteriosa entre ellas. La fuerza que atrae las placas entre sí proviene de las fluctuaciones de la mecánica cuántica del vacío, así que podemos decir, al menos hasta cierto punto, que viene de la nada.El físico Hendrik Casimir predijo este efecto ya en 1948; hoy es la razón por la cual los componentes en las nanomáquinas se adhieren entre sí.Clemens Bechinger, Christopher Hertlein y otros investigadores han observado ahora una fuerza similar en experimentos con una mezcla de agua y el líquido aceitoso lutidina: la fuerza de Casimir crítica. Esta fuerza es tan débil que es muy difícil de detectar. No obstante, los resultados concuerdan muy bien con los valores que Siegfried Dietrich, director del Instituto Max Planck para la Investigación de los Metales en Stuttgart, y su equipo, habían predicho teóricamente.