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Ciencia

Los glaciares antárticos se deshacen al mayor ritmo en 5.500 años

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MADRID, 10 Jun. (EUROPA PRESS) – Al ritmo actual de retroceso, los vastos glaciares antárticos, que penetran en el corazón de la capa de hielo, podrían contribuir hasta en 3,4 metros al aumento del nivel del mar en los próximos siglos.

La Antártida está cubierta por dos enormes masas de hielo: las capas de hielo de la Antártida Oriental y Occidental, que alimentan muchos glaciares individuales. Debido al calentamiento del clima, el WAIS se ha ido reduciendo a un ritmo acelerado en las últimas décadas. Dentro de la capa de hielo, los glaciares Thwaites y Pine Island son particularmente vulnerables al calentamiento global y ya están contribuyendo al aumento del nivel del mar.

Ahora, un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Maine y el British Antarctic Survey, incluidos académicos del Imperial College London, ha medido la tasa de cambio del nivel del mar local, una forma indirecta de medir la pérdida de hielo, alrededor de estos glaciares particularmente vulnerables.

Descubrieron que los glaciares han comenzado a retroceder a un ritmo no visto en los últimos 5.500 años. Con áreas de 192.000 km2 (casi el tamaño de la isla de Gran Bretaña) y 162.300 km2 respectivamente, los glaciares Thwaites y Pine Island tienen el potencial de causar grandes aumentos en el nivel del mar global.

El coautor, el Dr. Dylan Rood, del Departamento de Ciencias e Ingeniería de la Tierra de Imperial, dice en un comunicado que «revelan que, aunque estos glaciares vulnerables fueron relativamente estables durante los últimos milenios, su tasa actual de retroceso se está acelerando y ya eleva el nivel global del mar».

«Estas tasas actualmente elevadas de derretimiento del hielo pueden indicar que esas arterias vitales del corazón de la capa de hielo de la Antártida Occidental se han roto, lo que lleva a un flujo acelerado hacia el océano que es potencialmente desastroso para el futuro nivel global del mar en un mundo que se calienta. ¿Es así? demasiado tarde para detener el sangrado?»

El artículo se publica en Nature Geoscience.

Durante el período del Holoceno medio, hace más de 5.000 años, el clima era más cálido que en la actualidad y, por lo tanto, los niveles del mar eran más altos y los glaciares más pequeños. Los investigadores querían estudiar las fluctuaciones en el nivel del mar desde mediados del Holoceno, por lo que estudiaron los restos de las antiguas playas antárticas, que hoy se elevan por encima del nivel del mar moderno.

Examinaron cáscaras marinas y huesos de pingüinos en estas playas utilizando la datación por radiocarbono, una técnica que utiliza la descomposición radiactiva del carbono encerrado en las cáscaras y los huesos como un reloj para decirnos cuánto tiempo han permanecido sobre el nivel del mar.

Cuando los glaciares pesados se asientan sobre la tierra, empujan hacia abajo o «cargan» la superficie de la Tierra. Después de que el hielo de los glaciares se derrite o «descarga», la tierra «rebota» de modo que lo que alguna vez fue una playa ahora está más alto que el nivel del mar. Esto explica por qué cayó el nivel local del mar para esta tierra, mientras que globalmente el agua del derretimiento del hielo hizo que los niveles globales del mar subieran.

Al señalar la edad precisa de estas playas, pudieron saber cuándo apareció cada playa y, por lo tanto, reconstruir los cambios en el nivel del mar local o ‘relativo’ a lo largo del tiempo.

Los resultados mostraron una caída constante en el nivel relativo del mar durante los últimos 5.500 años, que los investigadores interpretan como resultado de la pérdida de hielo justo antes de ese momento. Este patrón es consistente con un comportamiento glaciar relativamente estable sin evidencia de pérdida o avance de glaciares a gran escala.

También mostraron que la tasa de caída relativa del nivel del mar desde mediados del Holoceno era casi cinco veces menor que la medida hoy. Los científicos descubrieron que la razón más probable de una diferencia tan grande es la rápida pérdida reciente de masa de hielo.

Los investigadores también compararon sus resultados con los modelos globales existentes de la dinámica entre el hielo y la corteza terrestre. Sus datos mostraron que los modelos no representaban con precisión el historial de aumento del nivel del mar del área durante el Holoceno medio y tardío según sus datos. Este estudio ayuda a pintar una imagen más precisa de la historia de la región.

Aunque sus datos no excluyen la posibilidad de fluctuaciones menores de los glaciares Thwaites y Pine Island en los últimos 5.500 años, los investigadores concluyeron que la interpretación más simple de sus datos es que estos glaciares han sido relativamente estables desde mediados del Holoceno hasta tiempos recientes, y que la tasa actual de retroceso de los glaciares, que se ha duplicado en los últimos 30 años, no tiene precedentes en los últimos 5.500 años.

Ciencia

Un robot con aspecto de hada vuela con la fuerza del viento y la luz

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MADRID, 30 Ene. (EUROPA PRESS) –

Investigadores de la Universidad de Tampere han desarrollado el primer robot volador pasivo dotado de músculo artificial, con la idea final de utilizarlo en el futuro para la polinización artificial.

La pérdida de polinizadores, como las abejas, es un enorme reto para la biodiversidad mundial y afecta a la humanidad al causar problemas en la producción de alimentos.

El desarrollo de polímeros que responden a estímulos ha abierto un abanico de posibilidades en cuanto a materiales para la próxima generación de robots de cuerpo blando a pequeña escala y controlados de forma inalámbrica. Desde hace algún tiempo, los ingenieros saben cómo utilizar estos materiales para fabricar pequeños robots capaces de caminar, nadar y saltar. Hasta ahora, nadie había sido capaz de hacerlos volar.

Los investigadores del grupo de Robots Ligeros de la Universidad de Tampere investigan ahora cómo hacer volar materiales inteligentes. Hao Zeng, investigador de la Academia y jefe del grupo, y Jianfeng Yang, investigador doctoral, han ideado un nuevo diseño para su proyecto llamado FAIRY (Flying Aero-robots based on Light Responsive Materials Assembly). Han desarrollado un robot de ensamblaje de polímeros que vuela con el viento y se controla con la luz.

«Superior a sus homólogos naturales, esta ‘semilla’ artificial está equipada con un actuador blando. El actuador está hecho de elastómero cristalino líquido sensible a la luz, que induce acciones de apertura o cierre de las cerdas ante la excitación de la luz visible», explica Hao Zeng en un comunicado.

El hada artificial desarrollada por Zeng y Yang tiene varias características biomiméticas. Gracias a su estructura de gran porosidad (0,95) y poco peso (1,2 mg), puede flotar fácilmente en el aire dirigida por el viento. Además, la generación de un anillo de vórtices separados y estables permite desplazamientos a larga distancia asistidos por el viento.

«El ‘hada’ puede ser alimentada y controlada por una fuente de luz, como un rayo láser o un LED», afirma Zeng.

Esto significa que se puede utilizar la luz para cambiar la forma de la diminuta estructura parecida a una semilla de diente de león. El hada puede adaptarse manualmente a la dirección y la fuerza del viento cambiando su forma. También se puede utilizar un haz de luz para controlar las acciones de despegue y aterrizaje de este conjunto polimérico.

A continuación, los investigadores se centrarán en mejorar la sensibilidad del material para permitir el funcionamiento del dispositivo a la luz del sol. Además, ampliarán la estructura para que pueda transportar dispositivos microelectrónicos como GPS y sensores, así como compuestos bioquímicos.

POLINIZACIÓN ARTIFICIAL

Según Zeng, hay potencial para aplicaciones aún más significativas. «Suena a ciencia ficción, pero los experimentos de prueba de concepto incluidos en nuestra investigación demuestran que el robot que hemos desarrollado supone un paso importante hacia aplicaciones realistas adecuadas para la polinización artificial», revela.

En el futuro, millones de semillas artificiales de diente de león portadoras de polen podrían ser dispersadas libremente por los vientos naturales y luego dirigidas por la luz hacia zonas específicas con árboles en espera de polinización.

«Esto tendría un enorme impacto en la agricultura mundial, ya que la pérdida de polinizadores debida al calentamiento global se ha convertido en una grave amenaza para la biodiversidad y la producción de alimentos», afirma Zeng.

Sin embargo, antes hay que resolver muchos problemas. Por ejemplo, ¿cómo controlar el punto de aterrizaje de forma precisa? ¿Cómo reutilizar los dispositivos y hacerlos biodegradables? Estas cuestiones requieren una estrecha colaboración con científicos de materiales y personas que trabajen en microrobótica.

El proyecto FAIRY comenzó en septiembre de 2021 y durará hasta agosto de 2026. Está financiado por la Academia de Finlandia. El robot volador se investiga en colaboración con el Dr. Wenqi Hu, del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes (Alemania), y el Dr. Hang Zhang, de la Universidad Aalto.

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Ciencia

La mitad del zinc de la Tierra procede del Sistema Solar exterior

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MADRID, 27 Ene. (EUROPA PRESS) –

Alrededor de la mitad de los elementos volátiles de zinc de la Tierra proceden de asteroides del Sistema Solar exterior, es decir, la que incluye los planetas Júpiter, Saturno y Urano.

También se espera que este material haya suministrado otros volátiles importantes, como el agua, según un análisis realizado por investigadores del UCL (University College London).

Los volátiles son elementos o compuestos que pasan del estado sólido o líquido al vapor a temperaturas relativamente bajas. Entre ellos se encuentran los seis elementos más comunes en los organismos vivos, así como el agua. Por tanto, la adición de este material habrá sido importante para la aparición de la vida en la Tierra.

Anteriormente, los investigadores pensaban que la mayor parte de los volátiles de la Tierra procedían de asteroides que se formaron más cerca de la Tierra. Los hallazgos revelan pistas importantes sobre cómo la Tierra llegó a albergar las condiciones especiales necesarias para sustentar la vida.

En palabras del profesor Mark Rehkamper, del Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería del Imperial College de Londres: «Nuestros datos muestran que aproximadamente la mitad del zinc de la Tierra procede del Sistema Solar exterior, más allá de la órbita de Júpiter. Basándonos en los modelos actuales de desarrollo del Sistema Solar primitivo, esto era completamente inesperado».

Investigaciones anteriores sugerían que la Tierra se formó casi exclusivamente a partir de material del Sistema Solar interior, que los investigadores dedujeron que era la fuente predominante de las sustancias químicas volátiles de la Tierra. En cambio, los nuevos hallazgos sugieren que el Sistema Solar exterior desempeñó un papel más importante de lo que se pensaba.

El profesor Rehkamper añadió en un comunicado: «Esta contribución del material del Sistema Solar exterior desempeñó un papel vital en el establecimiento del inventario de sustancias químicas volátiles de la Tierra. Parece que sin la contribución del material del Sistema Solar exterior, la Tierra tendría una cantidad de volátiles muy inferior a la que conocemos hoy, lo que la haría más seca y potencialmente incapaz de alimentar y sustentar la vida».

Los resultados se publican en Science.

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores examinaron 18 meteoritos de orígenes diversos: once del Sistema Solar interior, conocidos como meteoritos no carbonáceos, y siete del Sistema Solar exterior, conocidos como meteoritos carbonáceos.

Para cada meteorito midieron las abundancias relativas de las cinco formas diferentes -o isótopos- del zinc. A continuación, compararon cada huella isotópica con muestras de la Tierra para estimar la contribución de cada uno de estos materiales al inventario de zinc de la Tierra. Los resultados sugieren que, aunque la Tierra sólo incorporó alrededor del diez por ciento de su masa procedente de cuerpos carbonosos, este material suministró cerca de la mitad del zinc terrestre.

Los investigadores afirman que es probable que el material con una alta concentración de zinc y otros componentes volátiles también sea relativamente abundante en el agua, lo que daría pistas sobre el origen del agua de la Tierra.

En palabras de Rayssa Martins, primera autora del artículo y doctoranda del Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería: «Hace tiempo que sabemos que a la Tierra se le añadió algo de material carbonoso, pero nuestros hallazgos sugieren que este material desempeñó un papel clave en el establecimiento de nuestro presupuesto de elementos volátiles, algunos de los cuales son esenciales para que florezca la vida».

A continuación, los investigadores analizarán rocas de Marte, que albergó agua hace entre 4.100 y 3.000 millones de años antes de secarse, y de la Luna.

El profesor Rehkamper añadió: «La teoría más extendida es que la Luna se formó cuando un enorme asteroide chocó contra una Tierra embrionaria hace unos 4.500 millones de años. El análisis de los isótopos de zinc en las rocas lunares nos ayudará a comprobar esta hipótesis y determinar si el asteroide que colisionó desempeñó un papel importante en el transporte de volátiles, incluida el agua, a la Tierra».

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Ciencia

Replican la gravedad en otros mundos en una esfera de 3 centímetros

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MADRID, 24 Ene. (EUROPA PRESS) –

Investigadores de la UCLA han reproducido con eficacia el tipo de gravedad que existe en las estrellas y otros planetas o cerca de ellos en una esfera de cristal de solo 3 centímetros de diámetro.

Para ello, utilizaron ondas sonoras para crear un campo gravitatorio esférico y generar convección de plasma -un proceso en el que el gas se enfría al acercarse a la superficie de un cuerpo y luego se recalienta y vuelve a elevarse al acercarse al núcleo- creando una corriente de fluido que a su vez genera una corriente magnética.

Este logro, que se publica en Physical Review Letters, podría ayudar a los científicos a superar el papel limitador de la gravedad en los experimentos destinados a modelizar la convección que se produce en las estrellas y otros planetas.

«La gente estaba tan interesada en tratar de modelizar la convección esférica con experimentos de laboratorio que, de hecho, pusieron un experimento en el transbordador espacial porque no podían conseguir un campo de fuerza central lo suficientemente fuerte en tierra», dijo en un comunicado Seth Putterman, profesor de física de la UCLA (Universidad de California Los Ángeles) y autor principal del estudio. «Lo que demostramos es que nuestro sistema de sonido generado por microondas producía una gravedad tan fuerte que la gravedad terrestre no era un factor. Ya no necesitamos ir al espacio para hacer estos experimentos».

Los investigadores de la UCLA utilizaron microondas para calentar gas de azufre a 2.760 grados Celsius dentro de la esfera de cristal. Las ondas sonoras dentro de la bola actuaron como la gravedad, limitando el movimiento del gas caliente y débilmente ionizado, conocido como plasma, en patrones que se asemejan a las corrientes de plasma en las estrellas.

«Los campos sonoros actúan como la gravedad, al menos cuando se trata de impulsar la convección en el gas», explica John Koulakis, científico del proyecto de la UCLA y primer autor del estudio. «Con el uso de sonido generado por microondas en un matraz esférico de plasma caliente, conseguimos un campo gravitatorio mil veces más fuerte que la gravedad terrestre».

En la superficie de la Tierra, el gas caliente asciende porque la gravedad mantiene el gas más denso y frío más cerca del centro del planeta.

De hecho, los investigadores descubrieron que el gas caliente y brillante cerca de la mitad exterior de la esfera también se desplazaba hacia las paredes de la esfera. La gravedad fuerte y sostenida generaba turbulencias parecidas a las que se observan cerca de la superficie del Sol. En la mitad interior de la esfera, la gravedad acústica cambió de dirección y apuntó hacia el exterior, lo que provocó que el gas caliente se hundiera hacia el centro. En el experimento, la gravedad acústica retuvo de forma natural el plasma más caliente en el centro de la esfera, donde también ocurre en las estrellas.

COMPRENDER LOS EFECTOS DEL CLIMA SOLAR

La capacidad de controlar y manipular el plasma de forma que refleje la convección solar y planetaria ayudará a los investigadores a comprender y predecir cómo afecta el clima solar a las naves espaciales y a los sistemas de comunicaciones por satélite. El año pasado, por ejemplo, una tormenta solar dejó fuera de servicio 40 satélites de SpaceX. El fenómeno también ha sido problemático para la tecnología militar: la formación de plasma turbulento alrededor de misiles hipersónicos, por ejemplo, puede interferir en las comunicaciones de los sistemas de armas.

Putterman y sus colegas están ampliando el experimento para reproducir mejor las condiciones que están estudiando y poder observar el fenómeno con más detalle y durante más tiempo.

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