Árboles que tocan el cielo y almacenan su agua.

En un cuento hay una línea que dice: “así como nadie puede ver el viento, nadie puede tocar el cielo”. Esto no es del todo cierto. Las secoyas son árboles que cuentan como los integrantes más altos del mundo y sí que tocan el cielo. La altura imponente implica una cosa: el agua que lleva los nutrientes debe llegar hasta la hoja más alejada de las raíces. La gravedad no es la mejor aliada. ¿Cómo hacen estos árboles, entonces, para mantener hidratados a estos gigantes que acarician las nubes? La respuesta está en las hojas.

Los árboles más altos de la especie Sequoia sempervirens, crecen al norte de California y  cuando hay mañanas con neblina, acumulan agua en la superficie de las hojas que se encuentran en lo más alto . Se sabe que las hojas pueden absorber humedad pero, hasta ahora, no se tenía claro a dónde va el agua.

Un grupo de investigadores japoneses y estadunidenses colectaron hojas a diferentes alturas del cuerpo de distintas secoyas. Las remojaron en agua y, posteriormente, las colocaron en una cámara de presión para observar cuánta agua podían extraer de ellas.

Los resultados mostraron que las hojas de lo más alto retuvieron mejor el agua que las hojas de la base. Esto se debe a que el conducto que transporta el agua es más espacioso en las hojas cercanas al suelo, pero se vuelve más delgado hacia lo alto. Por otro lado, el tejido de la hoja que almacena agua está presente en grandes cantidades en las hojas más lejanas del suelo, lo cual permite que guarden hasta cinco veces más agua de la que usan en un solo día.

Esta habilidad para almacenar humedad del ambiente puede contribuir a que las secoyas en la región húmeda y norteña de California midan hasta treinta metros más que las que viven en el sur de este mismo estado.

Bibliografía:

Nota  fuente  en Science | Artículo original en Online library | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales

Evidencia de chorros de agua en un satélite de Júpiter

Una de las cosas más emocionantes que puede ocurrir en la observación y exploración del espacio es encontrar agua en otras partes del universo, pues representa la molécula más importante para la vida. Sin el agua no estaríamos aquí. Normalmente, nuestras observaciones se posan en planetas lejanos; sin embargo, nunca volteamos la mirada de nuestro propio vecindario: el sistema solar.

Quien ahora abarca todos los reflectores es Marte, pero no fue hasta 2005 cuando enfocamos nuestros ojos hacia Júpiter, gracias a que la misión Cassini, de la NASA, logró observar chorros de vapor de agua y polvo brotando de Encélado, uno de los 67 satélites del enorme planeta. Ahora, con observaciones del telescopio espacial Hubble, el turno de los reflectores es de Europa, otro de sus satélites, debido a que se lograron observar columnas de chorros de agua brotando de su superficie.

“Por mucho, la explicación más simple para este vapor de agua es que proviene de erupciones de columnas en la superficie de Europa”, comentó Lorenz Roth, quien dirige la investigación.

Pensar en el agua de Europa no es cosa nueva: con anterioridad, ya se había planteado la existencia de un océano debajo de su crujiente superficie helada. De ser el caso que estas columnas estén conectadas con el océano teórico, las posibilidades para investigar Europa de una manera indirecta serían mayores, pues ni siquiera tendríamos que poner nada en su superficie; estudiar el agua que brota de su interior desde la comodidad de su órbita para saber si es un planeta potencialmente habitable sería la mejor opción.

La detección se hizo en diciembre de 2012 cuando, gracias a la observación espectroscópica del telescopio Hubble, y al tiempo con el que se midieron las emisiones de la aurora de Europa, los investigadores lograron distinguir entre las características creadas por partículas cargadas provenientes de la burbuja magnética de Júpiter y las columnas de la superficie de Europa.

La imagen espectrográfica logró detectar un poco de luz ultravioleta de la aurora proveniente del polo sur del satélite. Los átomos de oxígeno e hidrógeno producen un resplandor auroral variable cuando se excitan, dejando una firma que indica que las moléculas de agua se rompen por electrones que se encuentran en las líneas del campo magnético.

Además, el equipo encontró que la intensidad de estas columnas varía dependiendo de la posición orbital en la que se encuentre, cosa que ya se había observado en Encélados. Solo estando lo más lejos de Júpiter es cuando se pueden ver estos chorros. Esto da más sustento a la existencia del gran océano de Europa, pues se cree que estas columnas responderían al cambio de las mareas subterráneas. Se calcula que las columnas de chorros de vapor de agua se encuentran a una temperatura de -40°C, y alcanzan una altura de 201 kilómetros de alto. A diferencia de Encélados, compañero de Europa, que posee una gravedad 12 veces menor, el agua sí regresa a la superficie del satélite.

Bibliografía: Gráfico tomado por el Hubble que muestra la localización del vapor de agua | Nota publicada por la NASA | Nota en el blog de Historias Cienciacionales.

Agua dulce enterrada bajo el mar: ¿buenas noticias?

El descubrimiento de nuevas reservas de agua dulce en un mundo en el que menos del 0.9% del agua está disponible como agua dulce debería ser inmediatamente buenas noticias. Sin embargo, la Tierra siempre encuentra la forma de complicar lo que parecería ser inmediato y sencillo. Las reservas de agua dulce que científicos de la Universidad de Flinders, en Australia, afirman que se encuentran en el subsuelo bajo los océanos son en realidad poco accesibles y una vez que se agoten no podrán volverse a renovar en millones de años.

Esas complicaciones surgen por la forma en que se crearon estas reservas. En tierra firme, el agua de lluvia o de cuerpos de agua dulce como lagos y ríos se filtra en los intersticios de los sedimentos del suelo y forma lo que conocemos como acuíferos. En total, la cantidad de agua dulce en los acuíferos es entre 70 y 80 veces mayor que la que se encuentra en ríos, lagos, humedales y en la atmósfera sumados. Afortunadamente, la mayoría de los acuíferos se recargan mientras siga lloviendo sobre ellos y siempre y cuando no los agotemos antes de que esa recarga suceda. Se sabía de la existencia de algunos acuíferos de agua dulce en el subsuelo de algunos mares cerca de las costas, pero se pensaba que eran casos excepcionales y raros. En el nuevo estudio, Vincent Post y sus colegas afirman que esos acuíferos son en realidad muy comunes y están distribuidos por todo el planeta. En total, ellos calculan que el agua dulce en estas reservas alcanzaría unos 500,000 kilómetros cúbicos o, en palabras de Post para el sitio de noticias de su universidad, "diez veces lo que hemos extraído de los acuíferos terrestres desde 1900."

Post y su equipo se explican la presencia de estas reservas subterráneas de agua dulce no como normalmente se les ha explicado (como filtraciones de los acuíferos de tierra firme hacia el subsuelo océanico) sino acudiendo a los procesos geológicos históricos. Los acuíferos de agua dulce bajo los oceános se habrían formado cuando el nivel de los mares era menor y esas zonas no estaban sumergidas. El agua salada que llegó después, cuando se derritió mucho hielo de los casquetes polares y el nivel del mar subió, no pudo ocupar los intersticios en el subsuelo que ya ocupaba el agua dulce y esta última quedó almacenada permanentemente.

Debido a que su formación es resultado de procesos históricos, esos acuíferos realmente no se podrían recargar como sus pares en tierra firme. El suelo que los contiene tendría que volver a emergir de los mares, cosa que no pasará en muchos millones de años (de hecho, es más probable que antes el nivel del mar suba y sepulte los acuíferos de las tierras costeras). Así que cualquier plan que se haga para extraer agua de ellos debe tener esto en cuenta, además de otras complicaciones. Estas reservas de agua se encuentran en las plataformas continentales, cerca de las costas. Post dice que para aprovecharlos se podrían perforar pozos en alta mar o desde las costas. Sin embargo, en cualquiera de las dos opciones, se tendría que ser muy cuidadosos para no contaminar el agua dulce con el agua salada de encima. Eso, sin considerar que podría estar ya contaminada por perforaciones petroleras o de gas.

Con todo, para Post el descubrimiento son buenas noticias. "El agua dulce en nuestro planeta está bajo niveles cada vez más altos de estrés y exigencia, por lo que es muy emocionante el descubrimiento de nuevas reservas cerca de las costas", comenta para el sitio de noticias de su universidad. "Esto significa que se pueden considerar más opciones para ayudar a reducir el impacto de las sequías y la escasez de agua continental."

Bibliografía:

Nota fuente en ScienceDaily | Artículo original publicado en Nature | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

¡Agua a la vista!

Un grupo de astrofísicos de las Universidades de Warwick y Cambridge han reportado la primera evidencia de un planeta rocoso fuera de nuestro sistema solar y rico en agua, a tan solo 170 años luz de distancia y alrededor de una enana blanca.

Toda el agua de nuestro planeta, en comparación con la masa que lo conforma, tan solo representa el 0.023% de su masa total, así que, cuando los astrofísicos usan la palabra “rico en agua” se refieren a un planeta cuya masa total de agua equivalía al 23% de la masa total de todo el planeta. “Equivalía” porque los resultados provienen de la observación de escombros y polvo que antes formaban al húmedo planeta.

El agua fuera de nuestro sistema solar no es cosa nueva, pues ya se había observado de gigantes gaseosos; sin embargo, es la primera vez que se observa en un cuerpo rocoso.

Los investigadores sugieren que lo más probable es que el agua detectada alrededor de la enana blanca, de nombre GD 61, provenga de un planeta menor de al menos 90 km de diámetro, pero potencialmente de mayor tamaño, que alguna vez orbitó a su estrella madre. Sin embargo, debido a que sus observaciones son de la “historia reciente”, los estimados de su masa son un tanto conservadores.

Aproximadamente hace 200 millones de años, GD 61, que se presume era más grande que el sol, comenzó a “morir” y se transformó en la enana blanca que es ahora, pero partes de su sistema planetario sobrevivieron. El planeta menor fue sacado de su órbita y jalado a una órbita mucho más cercana, en donde fue destrozado por la fuerza gravitacional de su madre. Sin embargo, los investigadores piensan que, para sacar de orbita al planeta menor, se requeriría la fuerza de otro planeta más grande que, por el momento, aún no se ha observado.

“En este punto, todo lo que queda de este cuerpo rocoso es, simplemente, polvo y escombros que han sido jalados a la órbita de la enana blanca. Sin embargo, este cementerio planetario que gira alrededor de la estrella es una rica fuente de información que nos dice cómo era. En estos restos quedan pistas químicas que señalan la existencia previa de un cuerpo rocoso rico en agua”, comentó Boris Gänsicke del departamento de Física de la Universidad de Warwick.

Por otro lado, Jay Farihi, investigador del Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge y líder de la investigación comenta: “Estos bloques constructores ricos en agua, y los planetas que construyen, pueden ser comunes. Un sistema no crea cosas tan grandes como los asteroides y evadir el construir planetas, y GD 61 tenía los ingredientes para entregar mucha agua a sus superficies. Nuestros resultados demuestran que definitivamente había potencial para planetas habitables en este sistema exoplanetario”.

Las observaciones se realizaron con el telescopio espacial Hubble y con el gran telescopio Keck, en Hawaii. Ambos telescopios obtienen datos que permiten a los investigadores identificar diferentes elementos químicos que se encuentran alrededor de las capas externas de la enana blanca. Usando un modelo computacional de la atmosfera de la enana blanca, desarrollado por Detlev Koester, de la Universidad de Kiel, permite inferir la composición química del ahora, planeta menor destruido.

Bibliografía: 

Nota fuente de la Universidad de Warwick | Artículo original en Science | Nota de Historias Cienciacionales

Pincha la gota, limpia el océano

Uno de las mayores complicaciones de los derrames de petróleo en el mar es que el agua salada causa que el petróleo se fragmente en gotas pequeñitas, sumamente difíciles de extraer. Recoger gota por gota no parece ser una solución viable. Para solucionar este problema, investigadores de diferentes universidades chinas han ideado una tecnología inspirada en lasespinas de los cactus.

La heroína de esta película es la tensión superficial. Cuando hay suficiente humedad en el aire, se condensan gotitas de agua en las afiladas puntas de los cactus. Por la forma cónica de la espina, la gota se hace ovalada, pero naturalmente tiende regresa a su forma redonda. Este forcejeo interno va arrastrando a la gota hacia la base de la espina del cactus. El equipo de científicos, liderado por Lei Jiang, de la Universidad de Beihang, tomó el diseño de las espinas de los cactus para agujas de cobre que pueden recoger el petróleo del agua de mar.

Puesto que el volumen de las gotas que se pretenden extraer es micrométrico (un millón de veces más pequeñas que un metro), las espinas sólo tienen medio milímetro de largo. El equipo las fijó a un dispositivo hecho de un material que absorbe el petróleo, pero no el agua. Las pruebas de los investigadores indican que su tecnología puede recoger hasta 99% del petróleo en una muestra de agua marina.

Éste es un ejemplo más de tecnología inspirada en los seres vivos (práctica conocida como biomimesis) quienes ya han resuelto muchos problemas que nosotros ni siquiera nos hemos planteado aún.

Fuente: Artículo original, publicado en Nature Communications

Nueva fase de transición en el agua: Gas->líquido->hielo-> ¿líquido?

El agua contiene propiedades físicas y químicas asombrosas. Y uno, al verla día con día, pensaría que sabemos casi todo de ella. Sin embargo, mediante una simulación realizada en agua “súper congelada”, un equipo de investigadores de la Universidad de Arkansas, liderados por Feng Wang, confirmó una fase de transición de “líquido-líquido” a 207° Kelvin, o lo que es igual, a -66°C.

Esta nueva propiedad descubierta en el agua es importante para entender procesos básicos durante la crioprotección (preservación de tejido o de células mediante nitrógeno líquido).

“En tiempo de escala de un microsegundo, el agua no llegó a formar hielo, sino que se transformó en una nueva forma de líquido”, dijo Wang. “El estudio provee fuerte evidencia que soporta esta fase de transición y predice una temperatura de densidad mínima si el agua puede enfriarse por debajo de su temperatura de congelación normal. Nuestro estudio muestra que el agua se expanderá a muy baja temperatura aún sin la formación de suelo”.

La investigación se realizó por medio del uso de un modelo llamado potencial hídrico de fuerzas adaptables correspondientes de hielo y líquido (WAIL, por sus siglas en ingles). De acuerdo con la simulación, mientras el agua común es un líquido de alta densidad, a bajas temperaturas pasa por una fase de transición a un líquido de baja densidad.

Fuente: Universidad de Arkansas | Artículo original: "Liquid–liquid transition in supercooled water suggested by microsecond simulations", en PNAS

Irrigación mortífera [Parte 2 de 2]

Escrito por Ana Gutiérrez-Preciado, Andrea Ciria y Valeria Souza