sábado, 17 de abril del 2021 Fecha
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¡Las leyes de la Física! ¿Cuando dejarán de causarnos asombro?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (1)

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Algunos  creen que desde que Einstein sacó a la luz su relatividad especial, las leyes de Newton habían quedado olvidadas en un cuarto oscuro y, nada más lejos de la realidad. La física newtoniana siguen utilizándose ampliamente en la vida cotidiana, en la mayoría de los campos de la ciencia y en la mayor parte de la tecnología. No prestamos atención a la dilatación del tiempo cuando hacemos un viaje en avión, y los ingenieros no se preocupan  por la contracción de la longitud cuando diseña la nave. La dilatación y la contracción son demasiado pequeñas para que sean tomadas en consideración.

Por supuesto, podríamos utilizar, si quisoéramos, las leyes de Einstein  en lugar de las leyes de Newton en la vida de cada día. Las dos dan casi exactamente las mismas predicciones para todos los efectos físicos, puesto que la vida diaria implica velocidades relativas que son muy pequeñas comparadas con la velocidad de la luz.

Las predicciones de Einstein y Newton comienzan a diferir fuertemente sólo cuando las velocidades relativasd se aproximan a la velcoidad de la luz, Entonces, y sólo entonces debemos abandonar las predicciones de Newton y atenernos estrictamente a las de Eonstein. Este es un ejemplo de una pauta muy general. Es una pauta que se ha repetido una y otra vez a lo largo de la historia de la física del siglo XX: un conjunto de leyes (en este caso las leyes newtonianas) es ampliamente aceptado al principio, porque concuerda muy bien con el experimento.

Ilustración abstracto con líneas y flashes  Foto de archivo - 8141891

Pero los experimentos cada vez se hacen más prcisos y este conjunto de leyes resultan funcionar bien sólo en un dominio limitado, su dominio de validez (para las leyes de Newton) el dominio de velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz en el vacío. Entonces los físicos se esfuerzan, experimental y teóricamente, para comprender qué está pasando en el límite de dicho dominio de validez, finalmente formulan un nuevo conjunto de leyes que es muy acertado dentro, cerca y más allá del límite (en el caso de Newton, la relatividad especial de Einstein, que sí es válida a velocidades próximas a las de la luz tanto como a más bajas velocidades.

Hoy día, el mundo moderno de la física se funda notablemente en dos teorías principales, la realtividad general y la mecánica cuántica, aunque ambas teorías parecen contradecirse mutuamente. Los postulados que definen la teoría de la realtividad de Einstein y la teoría del quántum estan incuestionablemente apoyados por rigurosa y repetida evidencia empiríca. Sin embargo, ambas se resisten a ser incorporadas dentro de un mismo modelo coherente.

Nuevas maneras de sondear la Naturaleza y desvelar sus secretos están en marcha y, más adelante en el futuro, saldrán a la luz nuevas formas y nuefvas teorías que, para entonces, sí que se podrán comprobar de manera experimental. Pero sigamos con la relatividad ede Einstein que, en su primera fase, la relatividad especial comienza a fracasar cuando se hace presente la Gravedad dde una manera importante, entonces, tiene que ser reemplazada por un nuevo conjunto de leyes que llamamos relatividad general; ésta fracasa en presencia de una singularidad interna de un agujero negro y, entonces, debe ser reemplazada por otro nuevo conjunto de leyes que conocemos como Gravedad Cuántica y que aún, no hemos podido dominar.

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      Einstein  nos decía que el espacio se curva en presencia de grandes masas

Lo cierto que es que, se ha dado una carqacterística sorprendente en cada transición de un viejo conjunto de leyes a otro nuevo: en casa caso, los físicos (si demostraban ser suficientemente inteligentes) no necesitaban ninguna guía experimental que les dijera dónde empezaría a fallar el viejo conjunto, es decir, que les indicara el límite de su dominio de validez. Ya hemos podido ver eso para la física newtoniana: las leyes de la electrodinámica de Maxwell no encajaban bien con el espacio absoluto de la física newtoniana. En reposo en el espacio absoluto (en aquel sistema del éter), las leyes de Maxwell eran simples y bellas -por ejemplo, las lineas de campo magnético no tienen extremo. En los sistmas en movimiento se vuelven complicadas y feas- las lineas de campo magnético tienen a vedces extremos. Sin embargo, las complicaciones tienen una influencia despreciable sobre el resultado de los experimentos cuando los sistmas se mueven., con relación al espacio absoluto, a velocidades pequeñas comparadasd con la de la luz; entonces casi nuinguna linea de campo tiene extremos. Sólo a velocidades que se aproximan a la de la luz era previsible que las feas complicaciones tuvierqan una influencia suficientemente grande como para ser medidas con facilidad: montenes de extremos. De este modo,  eera razonable sospechar, incluso en ausencia del experimento de Michelson-Morley, que el dominio de validez de la física newtoniana podría ser el de las velocidades pequeñas comparadas con la de la Luz, y que las leyes newtonianas podrían venirse abajo a velocidades cercanas a la de la luz.

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El LHC es un esfuerzo internacional, donde participan alrededor de siete mil físicos de 80 países. Consta de un túnel en forma de anillo, con dimensiones interiores parecidas a las del metro subterráneo de la Ciudad de México, y una circunferencia de 27 kilómetros. Está ubicado entre las fronteras de Francia y Suiza, cerca de la ciudad de Ginebra, a profundidades que van entre los 60 y los 120 metros debido a que una parte se encuentra bajo las montañas del Jura.

Claro que, hablando de lo quen nos ocupa, al contemplar la secuencia anterior de conjuntos de leyes (física newtoniana, relativisdata especial, relativista general, gravedad cuántica), y una secuencia similar de leyes que gobiernan la estructura de la materia y las partículas elementales, la mayoría de los físicos tienen a creer que estas secuencias están convergiendo hacia un conjunto de leyes últimas que verdaderamente gobiernan el Universo, leyes que obligan al Universo a mostrarse como es y comportarse como nosotros vemos que lo hace, que obligan a la lluvia a condensarse en las cristaleras de las ventanas, obliga al Sol a quemar combistible nuclear para convertir lo elemental y sencillo en más complejo que, más tasrde tendrá su función determinada, obliga a los agujeros negros a producir ondas gravitatorias cuando colisionan entre ellos, a que las estrellas masivas, al final de sus vidas explotan como supernovas para formar hermosas Nebulosas y conformar nuevos objetos masivos como púlsares, estrellas de neutrones y agujeros negros… Y, por eso…

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    ¡La Gravedad! Siempre está presente e incide en los comportamientos de la materia

Todo esto ha podido ser comprendido con el paso del tiempo y a medida que se sumaban los descubrimientos y los pensamientos de unos y otros, y, por ejemplo, Einstein también concluyó que si un cuerpo pierde una energía L, su masa disminuye en L/c2. Einstein generalizó esta conclusión al importante postulado de que la masa de un cuerpo es una medida de su contenido en energía, de acuerdo con la ecuación m=E/c2 ( o la más popular E=mc2).

Otras de las conclusiones de la teoría de Einstein en su modelo especial, está en el hecho de que para quien viaje a velocidades cercanas a c (la velocidad de la luz en el vacío), el tiempo transcurrirá más lento. Dicha afirmación también ha sido experimentalmente comprobada.

Todos estos conceptos, por nuevos y revolucionarios, no fueron aceptados por las buenas y en un primer momento, algunos físicos no estaban preparados para comprender cambios tan radicales que barrían de un plumazo, conceptos largamente arraigados.

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    Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas

Claro que, podríamos objetar que, cada conjunto de leyes en la secuencia “tiene un aspecto” muy diferente del conjunto precedente. (Por ejemplo, el tiempo absoluto de la física newtoniana tiene un aspecto muy diferente de los muchos flujos de tiempos diferentes de la relatividad especial.) ¿Por qué,  entonces, deberíamos esperar una convergencia? La respuesta es que hay que distinguir claramente entre las predicciones hechas a partir de un conjunto de leyes y las imágenes mentales que las leyes transmiten (lo que las leyes “aparentan”). Yo espero la convergencia en términos  de predicciones, pero esto es todo lo que finalmente cuenta. Las Imágenes mentales (un tiempo absoluto en la Física newtoniana frente a los muchos flujos de tiempo en la física relativista) no son importantes para la naturaleza última de la realidad.

Se podría objetar que cada conjunto de leyes en la secuencia, tiene su propio su aspecto y que, no tienen porque converger. El mismo conjunto de leyes de Newton tiene un aspecto muy diferente de los muchos flujos de tiempos diferentes de la relatividad especial. En los aspectos de las leyes no existe ningún tipo de convergencia y, desde luego, las caracteristicas de cada conjunto de leyes, aunque sean diferentes,  no son importantes esas diferencias para el resulta último final de la realidad última a la que la Naturaleza quiere llegar.

Un agujero negro es lo definitivo en distorsión espaciotemporal, según las ecuaciones de Einstein: está hecho única y exclusivamente a partir de dicha distorsión. Su enorme distorsión está causada por una inmensa cantidad de energía compactada: energía que reside no en la materia, sino en la propia distorsión. La distorsión genera más distorsión sin la ayuda de la materia. Esta es la esencia del agujero negro.

En cuanto al espacio y el tiempo, tenemos que Hermann Mynkowski los unificaba el espacio y Einstein los distorsionaba mediante la fuerza gravitatoria.

“Las ideas de espacio u tiempo que deseo exponer ante ustedes han brotado del suelo de la física experimental, y en ello reside su fuerza. Son radicales. En lo sucesio, el espacio por sí mismo, y el tiempo por sí mismo, están condenados a desvanecerse en meras sombras, y sólo un tipo de unión de ambos conservará una realidad independiente: ¡El Espaciotiempo!”

Con esas palabras proféticas Minkiwski reveló al mundo, en septiembre de 1908, un nuevo descuberimiento sobre la naturaleza del espacio y el tiempo. Einstein había demostrado que el espacio u el tiempo eran “relativos”. La longitud de un objeto y el flujo del tiempo eran diferentes cuando se miran desde diferentes sistemas de referencia.

Minkouski comprendió, de manera perfecta, la profundidad y el verdadero mendaje que la teoría de Eisntein llevaba consigo y, habiéndola entendido a la pefección, le expuso al mundo el nacimiento del espaciotiempo: Ambos, Tiempo y Espacio conformados como un todo.

Hay una historia (adaptada de Tauylor y Wheeler (1992) que ilusta la idea subyacente al descubrimiento de Minkowski pero, la dejaré para otra ocasión. El tema de las leyes de Newton, las dos versiones relativistas y la no hallada gravedad cuántica, nos daría para glunos abultados tomos que, no pueden ser escritos aquí

emilio silvera

La Energía Geotérmica

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en ¡Energías!    ~    Comentarios Comments (0)

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Mientras llega la Fusión Nuclear, esa energía limpia y sin residuos contaminantes (es el helio su desecho), tendremos que ir pensando en promocionar más intensamente otras fuentes de energía que, estando aquí, en el planeta, no le prestamos la debida atención. La Humanidad exige cada día más y más energía para poder desarrollar las nuevas formas de vida, las investigaciones, las metas y objetivos propuestos. Una de esas formas de energías es la que podemos obtener de la giotérmica del planeta.

        Planta de energía geotérmica en las Filipinas.

 

 


Introducción_____________________________________

Geotérmico viene del griego geo (Tierra), y thermos (calor); literalmente “calor de la Tierra”. La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que cabe destacar el gradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc.

Historia_________________________________________

En el Siglo XVI y XVII se excavaron las primeras minas a unos cientos de kilómetros hacia el centro de la tierra que el hombre tuvo que deducir gracias a las sensaciones térmicas, ya que la temperatura aumentaba mientras se incrementaba con la profundidad.

Las primeras mediciones con termómetros, fueron realizadas en 1740, en una mina cerca de Belfort, en Francia.

 En 1870 se comienza a incrementar el método científico para estudiar el régimen termal de la tierra, pero no fue hasta el siglo XX, y el descubrimiento del calor Radiogénico (balance térmico) cuando empezó a cobrar importancia.

Los modelos Termales de la nueva tecnología, necesariamente, toman en cuenta el calor continuamente producido por el decaimiento de los isótopos radioactivos de larga vida del uranio (U234, U235), Torio (Th232) y Potasio (K40) presentes en la Tierra (calor radiogénico).

Además del calor radiogénico, están otras posibles fuentes de calor como la energía primordial de la acreción planetaria.

En 1980, se dispuso una teoría de estos modelos, cuando se comprobó que había un equilibrio entre el calor radiogénico producido en el interior de la tierra y el calor disipado al espacio desde la tierra.

Las aguas termales se han utilizado a lo largo de la historia en diversas tareas domésticas, pero sólo desde comienzos del siglo XX los fluidos geotérmicos han sido destinados a otros usos más sofisticados.

Gracias a la presencia de volcanes, fuentes termales y otros fenómenos similares, llevó al hombre antiguo a suponer que el interior de la tierra poseía altas temperaturas.

 Ya durante el siglo XIX se extraían productos químicos de las emanaciones gaseosas en Larderello (Italia), hasta que en 1904 se realizó el primer intento para utilizar el vapor geotérmico en la generación de energía eléctrica. Actualmente, estas instalaciones generan 3.000 millones de MW.h/año de electricidad y son la base de una importante industria química de extracción de

Ácido bórico, amoníaco y helio.

En Islandia se utilizó por primera vez agua caliente geotérmica en 1925 y actualmente es el país con mayor aprovechamiento de calefacción geotérmica del mundo, extendiéndose su uso tanto en el ámbito doméstico como en el agrícola e industrial, al 80 % de la población. Otros países donde la energía geotérmica ha adquirido gran importancia son Nueva Zelanda, México, El Salvador, así como en algunas zonas de California (EE.UU.). Obsérvese que todas estas zonas coinciden con la localización de los cinturones sísmicos y áreas de volcanismo reciente

Puede afirmarse finalmente que el interés mundial por la energía geotérmica partió de la “Conferencia de Nuevas Fuentes de Energía” de la ONU (Roma, 1961). Así, en la actualidad existen en funcionamiento numerosas plantas de producción de energía eléctrica geotérmica, el uso de la energía geotérmica para electricidad ha crecido mundialmente a cerca de 8.000 megawatt de los cuales EE.UU. genera 2.700 MW.

geotermia agua Geotermia: Agua supercrítica

Si queremos reducir las emisiones de CO2 y producir energía limpia en una escala que hará la diferencia, tendremos que ir mucho más abajo en la tierra misma.

Funcionamiento de las Centrales Geotérmicas__________

En muchos lugares de la Tierra se producen fenómenos geotérmicos que pueden ser aprovechados para generar energía útil para el consumo. Estas fuerzas se desarrollan en el interior de la corteza terrestre, normalmente a profundidades de 50 km, en una franja llamada sima o sial; algunas de sus manifestaciones sobre la superficie son los volcanes activos.

Conforme descendemos hacia el interior de la corteza terrestre se produce un aumento gradual de temperatura, estimado en 1 grado cada 37 metros de profundidad. Sin embargo, en determinadas zonas de nuestro planeta, por ejemplo en algunas islas volcánicas de Canarias, las altas temperaturas se encuentran a nivel de la superficie. En estos casos, es cuando una instalación geotérmica resulta más rentable.

Para aprovechar la energía geotérmica se recurre a sistemas similares a los empleados en energía solar con turbina, es decir, calentamiento de un líquido que puede tener distintas aplicaciones, pero que habitualmente se destina a producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un generador eléctrico.

Los sistemas geotérmicos producen un rendimiento mayor con respecto a otros sistemas, y además tienen un costo de mantenimiento menor. De hecho, la única pieza móvil de una central geotérmica es el sistema de turbina-generador, y por tanto todo el conjunto tiene una vida útil más larga. Además, la energía utilizada está siempre presente, lo cual apenas implica variaciones, como sucedería en otros sistemas que dependen, por ejemplo, del caudal de un río o del nivel de radiación solar.

Planta geotérmica

El funcionamiento de una central geotérmica es bastante simple: consta de una perforación practicada a gran profundidad sobre la corteza terrestre (unos 5 km), con objeto de obtener una temperatura mínima de 150º C, y en la cual se han introducido dos tubos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor.

Una vez que se dispone de pozos de explotación se extrae el fluido geotérmico que consiste en una combinación de vapor, agua y otros materiales. Éste se conduce hacia la planta geotérmica donde debe ser tratado. Primero pasa por un separador de donde sale el vapor y la salmuera y líquidos de condensación y arrastre, que es una combinación de agua y materiales. Esta última se envía a pozos de reinyección para que no se agote el yacimiento geotérmico. El vapor continúa hacia las turbinas que con su rotación mueve un generador que produce energía eléctrica. Después de la turbina el vapor es condensado y enfriado en torres.

A pesar de su sencillez, el sistema está pensado fundamentalmente para aplicaciones que no requieran un suministro de energía a gran escala, debido a las características geotérmicas de las rocas. Al contrario de lo que sucede con los metales, las rocas o la arena no tienen capacidad conductora del calor, es decir, la conservan, por eso si se utilizase una central geotérmica con intención de producir energía a gran escala llegaría un momento en que el proceso se detendría. El motivo, es que la sima del interior de la corteza terrestre donde está el calor aprovechable se va enfriando progresivamente conforme se le inyecta agua fría, y si el régimen de inyección es alto llegará un momento en que la sima ha cedido más calor del que puede recuperar, precisamente por su baja capacidad de conducir la temperatura. Este inconveniente impide el funcionamiento continuo de la central, deteniéndose a determinados intervalos hasta que la roca recupera una temperatura suficiente para reanudar el funcionamiento normal.

En algunas regiones de la tierra este inconveniente no se produce, porque las altas temperaturas están casi a flor de tierra, lo que permite extender tuberías en horizontal, en vez de en vertical, garantizándose que la recuperación de la temperatura de la roca o de la arena se realice casi a la par que su enfriamiento

geotermica

 

 

La energía geotérmica es aquella que se obtiene gracias al calor acumulado en las rocas o al agua depositada en el interior de la Tierra a una temperatura elevada. Y sus ventajas son muchísimas.

Tipos:

1) El tipo que se construya depende de las temperaturas y de las presiones de la reserva. Una reserva de vapor “seco” produce vapor pero muy poca agua. El vapor es entubado directamente en una central de vapor “seco” que proporciona la fuerza para girar el generador de turbina. El campo de vapor seco más grande del mundo es The Geysers, unas 90 millas al norte de San Francisco.

2) Una reserva geotérmica que produce mayoritariamente agua caliente es llamada “reserva de agua caliente” y es utilizada en una central “flash”. El agua que esté entre 130 y 330ºC es traída a la superficie a través del pozo de producción donde, a través de la presión de la reserva profunda, algo del agua se convierte inmediatamente en vapor en un “separador”. El vapor luego mueve las turbinas.

3) Una reserva con temperaturas entre 110 y 160ºC no tiene suficiente calor para producir rápidamente suficiente vapor pero puede ser utilizada para producir electricidad en una central “binaria”. En un sistema binario el agua geotérmica pasa a través de un intercambiador de calor, donde el calor es transferido a un segundo líquido que hierve a temperaturas más bajas que el agua. Cuando es calentado, el líquido binario se convierte en vapor, que como el vapor de agua, se expande a través y mueve las hélices de la turbina. El vapor es luego recondensado y convertido en líquido y utilizado repetidamente. En este ciclo cerrado, no hay emisiones al aire.

Costa Rica

Costa Rica es un país rico en energías renovables, de hecho a día de hoy obtiene un 99 % de la energía de fuentes renovables. Dispone de una amplia gamas de fuentes de energía como la geotérmica, quema de caña de azucar y otros residuos de la biomasa, energía solar y energía eólica. Bueno, también tiene otras energías.

Países a la cabeza________________________________

Islandia es uno de los países con mayor potencial para aprovechar la energía geotérmica de alta temperatura. Chile, Perú, México, Estados Unidos, Canadá, Rusia, China, Japón, las Filipinas, Indonesia y otros países a lo largo del anillo del fuego (un área de alta actividad volcánica que cerca la cuenca del océano Pacífico) son ricos en energía geotérmica. Otro punto caliente geotérmico es el gran valle del Rift de África, que incluye países como Kenia y Etiopía. En todo el mundo, 39 países con una población de 750 millones de personas obtienen recursos geotérmicos suficientes para cubrir todas sus necesidades de electricidad.

Los países que actualmente están produciendo más electricidad de las reservas geotérmicas son Estados Unidos, Nueva Zelanda, Italia, México, las Filipinas, Indonesia y Japón, pero la energía geotérmica está siendo también utilizada en otros muchos países.

Nueva Zelandia es quizá el país más experto del mundo en materia de centrales geotérmicas, debido a su topografía volcánica que hace idóneo el uso de este tipo de energía. Puso en funcionamiento la segunda central geotérmica del mundo (la primera se instaló en Italia).

El Instituto Geotérmico de Nueva Zelanda, dependiente de la Universidad de Auckland, es pionero en la investigación geotérmica y en el desarrollo de tecnología para aprovechar esa energía. Fue creado en 1978, a petición de las Naciones Unidas en el marco de su Programa de Desarrollo, ante la necesidad de un centro que pudiese formar a nuevos expertos en energía geotérmica procedentes de otros países. Otros centros similares se encuentran en Islandia, Italia y Japón.

Nueva Zelandia reposa sobre los bordes de dos placas tectónicas que se presionan la una a la otra, originando terremotos y vulcanismo. La principal región termal del país se extiende a través de la Isla del Norte, ocupando 247 Km de longitud por 59 de ancho. En ella se encuentran tres volcanes activos. Las centrales de Wairakei y Ohaaki están enclavadas en esta región.

Central Eléctrica De Wairakei, Nueva Zelandia

Central geotérmica de Wairakei (Nueva Zelanda).

Producción Mundial_______________________________

Los Estados Unidos lideran el mundo en la generación de electricidad del calor de la tierra. En agosto de 2008, la capacidad geotérmica en Estados Unidos sumó casi 2.960 megavatios en siete estados: Alaska, California, Hawaii, Idaho, Nevada, New México y Utah. California, con 2.555 megavatios de capacidad instalada -más que cualquier otro país en mundo- produce casi el 5 % de su electricidad con energía geotérmica. La mayor parte de esta capacidad está instalada en un área llamada los Geysers, una región geológicamente activa al norte de San Francisco.

La electricidad generada de los recursos geotérmicos cuesta ahora igual que la electricidad basada en combustibles fósiles en muchos mercados de los Estados Unidos occidentales. Con la economía favorable, la industria geotérmica está experimentando una oleada de actividad. En agosto de 2008, cerca de 97 nuevos proyectos confirmados de energía geotérmica con hasta 4.000 megavatios de capacidad estaban en desarrollo en 13 estados, con unos 550 megavatios ya en la fase de la construcción. Se espera crear 7.000 trabajos a tiempo completos permanentes. La nueva capacidad incluirá numerosos grandes proyectos, tales como los 350 megavatios y los 245 megavatios de los proyectos de Vulcan Power cerca de Salt Wellsy de Aurora, en Nevada; los 155 megavatios proyectados por CalEnergy cerca de Salton Sea en el sur de California; y los 120 megavatios proyectados por  Davenport Power cerca del volcán de Newberry, en Oregón.

El Ministerio de Energía de EE.UU. estima que con las tecnologías a baja temperatura emergentes se podrían desarrollar por lo menos 260.000 megavatios de recursos geotérmicos estadounidenses. Un estudio llevado a cabo por el Instituto de Tecnología de Massachusetts indica que con una inversión de cerca de mil millones de US$ en investigación y desarrollo geotérmico durante 15 años (cerca del coste de una sola nueva central eléctrica de carbón) se podría alcanzar el despliegue comercial de 100.000 megavatios antes de 2050.

  

                                                                                  Planta de energía Geotérmica en Filipinas

Diez de los 15 países líderes que producen electricidad geotérmica están en el mundo en desarrollo. Filipinas, que genera el 23 por ciento de su electricidad de la energía geotérmica, es el segundo productor del mundo por detrás de Estados Unidos. Las Filipinas apuntan a aumentar su capacidad geotérmica instalada antes de 2013 en más del 60 %, a 3.130 megavatios. Indonesia, el tercero del mundo, tiene incluso mayores planes, añadiendo 6.870 megavatios de nueva capacidad geotérmica en desarrollo durante los 10 siguientes años, igual a casi el 30 % de su capacidad de generación de electricidad actual de todas las fuentes. Pertamina, la compañía indonesia del petróleo del estado, proyecta la construcción de la mayor parte de esta nueva capacidad, agregando su nombre a la lista de compañías de energía que están comenzando a diversificar en el mercado de la energía renovable.

El potencial de desarrollo geotérmico del gran Valle del Rift en África es enorme. Kenia es el primero en el esfuerzo para alcanzar este potencial. En junio de 2008, el presidente Mwai Kibaki anunció un plan para instalar 1.700 megavatios de nueva capacidad geotérmica durante los próximos 10 años, 13 veces más que la capacidad actual y una vez y medio mayor que la capacidad de producción total de electricidad del país de todas las fuentes. Djibouti, ayudado por Reykjavik Energy Invest, que se comprometió a proporcionar 150 millones de US$ para proyectos de energía geotérmica en África, tiene el objetivo de extraer el calor de la tierra para producir casi toda su electricidad durante los próximos años. Otro desarrollo es la African Rift Geothermal Development Facility (ARGeo), una organización internacional financiada en parte por el Banco Mundial que intenta aumentar el uso de la energía geotérmica en el gran Valle del Rift, protegiendo a los inversionistas contra pérdidas durante los primeros tiempos de desarrollo.

Papua Nueva Guinea

 

 

Más de mil nuevas especies han sido descubiertas en la isla de Nueva Guinea entre 1998 y 2008, pero la tala y la conversión del bosque a la agricultura, entre otras actividades, están poniendo a muchas de estas criaturas únicas en riesgo. Estudios independientes han demostrado que 24% de los bosques del este de la isla fueron talados o degradados a través de la tala o la agricultura de subsistencia entre 1972 y 2002, según señala Final Frontier: Newly Discovered species of New Guinea (1998-2008), elaborado por el Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF).

Nueva Guinea es la mayor isla tropical de la Tierra -dividida entre Papua Nueva Guinea en el Este e Indonesia en el Oeste- y contiene la tercera selva tropical más grande del mundo. El informe muestra que 218 nuevos tipos de plantas, 43 reptiles y 12 mamíferos han sido encontrados en la isla durante un período de diez años. A esta explosión de biodiversidad hay que añadir nada menos que 580 especies de invertebrados, 134 especies de anfibios, dos especies de aves y 71 especies de peces, entre ellas un raro tiburón de río.

¿Tendrá algo que ver con dicha explosión de la vida, la presencia de energías geotermales en la región?

La industria, que es responsable de más del 30 % del consumo mundial de energía, también está comenzando a acercarse a la energía geotérmica fiable y barata. En Papúa Nueva Guinea, una central eléctrica geotérmica de 56 megavatios propiedad de Lihir Gold Limited, una compañía global líder de oro, da respuesta al 75 % de la demanda de energía corporativa a un coste notablemente más barato que la producción de energía con combustible fósil. En Islandia, cinco centrales eléctricas geotérmicas planeadas cerca de Reykjavik, que se calcula que tendrán una capacidad total de 225 megavatios cuando están terminadas en 2012, proporcionarán electricidad a las nuevas refinerías de aluminio.

A pesar del potencial de desarrollo medido en centenares de millares de megavatios, la explotación de esta fuente renovable de energía todavía está en su infancia. Pero a medida que más y más líderes nacionales comienzan a ver la energía renovable como una alternativa rentable y con poco carbono a los combustibles fósiles tan volátiles en su precio e intensivos en carbono, se espera que la producción de energía geotérmica se mueva rápidamente desde un afluente marginal a la corriente principal.

La geotermia es una de las grandes desconocidas cuando hablamos de energías verdes. Se trata de la energía que se encuentra en el subsuelo, siempre asociada a actividad volcánica, aguas termales, géiseres o fumarolas, y con multitud de beneficios. Los yacimientos pueden llegar a alcanzar temperaturas superiores a los 100-150ºC (llamados de alta entalpía), o por debajo de los 100ºC (de baja entalpía). ¿Aún no conoces las ventajas de la energía geotérmica?

Las ventajas de la energía geotérmica

Energía geotérmica

        Una energía respetuosa con el Medio ambiente

Una de las principales ventajas de esta energía es su mínimo impacto medioambiental. La utilización de esta fuente energética no sólo no produce prácticamente residuos sino que, además, reduce drásticamente el consumo de combustibles fósiles y, por tanto, de emisiones de CO2. Por otro lado, el coste de producción de electricidad es menor que el de las plantas de carbón e, incluso, que el de las centrales nucleares.

Impacto Ambiental________________________________

El impacto visual suele ser considerable si las plantas geotérmicas se ubican en campos geotérmicos que suelen coincidir con espacios de gran valor natural y paisajístico (géiseres, termas, etc.)

También, aunque en mucho menor grado, existe la posibilidad de disminuir los niveles de agua subterránea, con las consiguientes pérdidas de presión, hundimientos del terreno, compactación de formaciones rocosas, etc. Para evitarlo es preciso controlar y mantener la presión de las reservas de agua.

Las plantas de aprovechamiento de la energía geotérmica pueden estar sometidas a potenciales sucesos catastróficos.

En zonas con alta actividad tectónica, la reinyección de fluidos en el terreno, durante la explotación de las reservas, puede aumentar la frecuencia de pequeños terremotos en la zona.

Estos efectos pueden ser minimizados reduciendo las presiones de reinyección al mínimo y asegurando que los posibles edificios afectados por los movimientos sísmicos estén preparados para soportar la intensidad de estos terremotos. La actividad sísmica de mayor intensidad podría causar filtraciones de fluidos a algunas partes indeseadas del sistema.

Las erupciones hidrotermales suelen ser atípicas y ocurren cuando la presión de vapor en los acuíferos se intensifica y eyecta hacia arriba la tierra que lo cubre, creando un cráter.

Mantener la presión en las reservas puede ayudar a reducir la frecuencia de la ocurrencia de erupciones, también se deben evitar las excavaciones en terrenos con actividad termal.

Muchos de los proyectos de aprovechamiento de la energía geotérmica se encuentran en terrenos accidentados y, es por eso, que son más susceptibles que un terreno llano a deslizamientos del suelo. Esto puede ocasionar graves accidentes si las rocas que caen dañan los pozos o las tuberías, lo que podría resultar en el escape de vapores y líquidos a alta temperatura.

La probabilidad de que esto ocurra puede ser minimizada conteniendo todas las pendientes susceptibles de sufrir deslizamientos de tierra, aunque esto podría aumentar el impacto visual del proyecto.

                                                                                                                                     La perfecta ecología

Ventajas e inconvenientes__________________________

Ventajas

  1. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.
  2. Es ecológica.
  3. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón.
  4. Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético.
  5. Ausencia de ruidos exteriores.
  6. Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbónpetróleogas natural y uranio combinados.
  7. No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales.
  8. El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de conducciones (gasoductos u oleoductos) ni de depósitos de almacenamiento de combustibles.
  9. La emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.
Los vertidos de estas chimeneas de una fábrica alteran y contaminan la atmósfera.

Contaminación por vertido de petróleo no es la mejor imagen.

 

Inconvenientes

  1. En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
  2. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénicoamoníaco, etc.
  3. Contaminación térmica.
  4. Deterioro del paisaje.
  5. No se puede transportar (como energía primaria).
  6. No está disponible más que en determinados lugares.

Aquí finalizamos el presente trabajo referido a la energía geotérmica en el que, de manera básica se han explicado las principales características de este tipo de energía que, en definitiva, tiene su fuente el calor de la Tierra.

Aunque la Tierra se formara inicialmente a partir de materia fría que se contrajo por acción de la Gravedad, durante la formación posterior del núcleo líquido y en los períodos de intensa actividad volcánica, se ha liberado una enorme cantidad de calor. Los frecuentes impactos de objetos pesados también han contribuido al calentamiento de la superficie. Hay mucha incertidumbre sobre la historia térmica de la Tierra de los últimos 3.000 millones de años, durante los cuales el planeta se ha ido enfriando y una gran parte de este flujo de calor ha alimentado los movimientos geotectónicos globales, creando nueva corteza en las dorsales oceánicas, un proceso que ha ido acompañado de terremotos recurrentes y erupciones volcánicas de lava, cenizas y agua caliente.

Solamente hay dos posibles fuentes de calor terrestre, pero la importancia relativa de las respectivas contribuciones no está aún clara. El calor basal, liberado por un lento enfriamiento del núcleo terrestre, debe representar una gran parte del flujo total, si bien cálculos basados en la desintegración radiactiva de ²³⁵U, ²³⁸U, ²³²Th y ⁴ºK sugiere que éste representa al menos la mitad y quizás hasta nueve décimos del flujo total del calor del planeta. Esta disparidad obedece a la incertidumbre en la concentración de ⁴ºK en la corteza terrestre. Pero sea cual sea la proporción, el flujo total, basado en miles de medidas realizadas desde los años cincuenta, está próximo a los 40 TW.

La desintegración radiactiva sería la piedra filosofal definitiva, la piedra que los alquimistas pensaban que podía convertir el plomo en oro o, de manera más general, un elemento químico en otro diferente.

desintegracion-radiactiva-esquema-nuclear

La energía implicada en la radiactividad proviene de la conversión de masa. Si medimos las masas de los productos finales de una desintegración radiactiva, encontraremos que poseen menos masa que el núcleo  original.

El sobrante entre las masas de antes y después se convierte en energía según la ecuación E=mc2, y es esta energía la que podemos ver como la energía asociada con la radiación.

Aunque inicialmente se pensó que los flujos caloríficos continentales y oceánicos eran aproximadamente iguales, en realidad difieren de forma sustancial. Las regiones del fondo oceánico más recientes contribuyen con más de 250 mW/m², cantidad que supera hasta tres veces las zonas continentales más recientes. El flujo medio para el fondo marino es aproximadamente igual a 95 mW/m², lo que representa el 70 por ciento más que el correspondiente a la corteza continental. El flujo medio global es de 80 mW/m², unos tres órdenes de magnitud inferior al valor medio del flujo de calor de la radiación solar global.

La distribución espacial de los flujos de calor refleja la edad de las rocas de la corteza y la intensidad de las fuerzas geotectónicas. Las tasas de máxima producción se encuentran en el Pacífico Oriental, coincidiendo con las zonas de mayor crecimiento de corteza oceánica. Los máximos puntuales en el interior de esas zonas calientes provienen de emisiones hidrotermales localizadas a lo largo de las dorsales oceánicas. Estos emisores que se conocen como humeros negros debido a los sulfuros ennegrecidos que inyectan en las corrientes,, expelen agua que pueden alcanzar temperaturas de 360ºC y una potencia de 25-30 MW. Dado que el orificio de salida es bastante pequeño, estos flujos alcanzan densidades de potencia de 106-107 W/m², solo comparables a las mayores erupciones volcánicas.

Algunos de estos emisores hidrotermales más fríos emiten agua a temperaturas inferiores a 30ºC y constituyen el ambiente adecuado para el desarrollo de ecosistemas únicos basados en la producción primaria de bacterias quimioautótrofas. Estos organismos similares a los que se encuentran en ambientes terrestres ricos en azufre, toleran ambientes con alta acidez y obtienen su energía de la oxidación H2S abundante en el agua emergente. Pero esa, es ya otra historia que se aparta del sentido central de este trabajo que doy aquí por finalizado entendiendo que, el objetivo principal ha sido cumplido sobradamente.

Emilio José Silvera Toscano

El cuarto estado de la materia: ¡Plasma! ¿Habrá otros?

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En la Naturaleza hay muchos sistemas que exhiben estructuras, patrones y comportamientos dinámicos que no se esperan a priori dadas las leyes que gobiernan el comportamiento de los elementos que los componen. Se les llama sistemas complejos.

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               En un Bosque Tropical, por muchas razones, también está presente la complejidad

Hay varios ingredientes comunes a casi todos ellos. Son en su mayoría sistemas que se mantienen fuera del equilibrio termodinámico por acción externa. En ellos, se establecen fuertes interacciones no-lineales entre un gran número de componentes o grados de libertad; existen umbrales locales para la excitación de inestabilidades; asimismo, hay abundantes fluctuaciones y ruidos de distinto tipo y naturaleza. Ejemplos de estos sistemas son los Forestales, las Placas Testónicas e incluso muchos sistemas sociales y económicos. Pero, en este caso, nos centraremos en un sistema complejo que está presente en el Universo y que, es en realidad el estado más común que adopta la materia conocida: ¡El plasma!

Sección del reactor Tokamak de ITER, el más rentable y prometedor de todos los reactores de fusión termonuclear.

La dinámica del plasma es extremadamente compleja, y en la actualidad no se ha logrado comprenderla por completo. Científicos del Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), que han trabajado en el cálculo de plasmas para el Stellarator español TJ-II, y del Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI) de la Universidad de Zaragoza realizan simulaciones de plasmas que se obtendrán en el proyecto ITER.

Pero continuémos con el artículo…

Comportamientos de este tipo son también comunes en muchos Plasmas, un estado de la materia similar a un gas en el que las partículas están ionizadas y que son extremadamente comunes en nuestro Universo. Aunque las ecuaciones que las gobiernan son relativamente simples, su comportamiento es muy variado debido a la extrema sensibilidad que tienen a la presencia de campos magnéticos y eléctricos.

En nuestro Universo, el Plasma está presente en mucho lugares y, de hecho, es la forma más común de la materia conocida y que podemos observar, es decir, la Bariónica, la que emite radiación. Todas las estrellas del cielo están compuestas de materia en forma de plasma. También son filamentos de plasma los que podemos observar en los remanentes de supernovas.

                                                                      Condensación de Bose-Einstein

¿Cómo cuarto estado? ¿Es que no existen tres estados? Existe el gas, el líquido y el sólido…¿existen mas estados? Pues sí que existen y, además del Plasma, existe todavía un quinto estado de la materia: los condensados de Bose-Einstein, predichos por Bose y Einstein en 1924, realizados en el laboratorio durante el año 1995 por Eric Cornell, Wolfgan Ketterle y Carl Wieman. Ganadores éstos del Nobel en el 2001, pudieron enfriar átomos hasta casi dejarlos inmóviles. Éste nuevo estado poseen propiedades que otros estados no poseen como la superconductividad y la superfluidez. Sigamos.

Por ello, los Plasmas se encuentran a menudo en la frontera entre comportamiento ordenado y desordenado, siendo tan inadecuado describirlos usando funciones matemáticas sencillas y suaves como mediante formalismos puramente aleatorios. En este artículo, Raúl Sánchez, Boudewijn Ph, van Milligen y Juan M.R. Parrondo, repasan algunos de los comportamientos complejos observados en Plasmas diversos, desde los de interés para generar energía de fusión hasta Plasmas atmosféricos, solares y astrofísicos.

 

¿Qué son los Plasmas Astrofísicos?  Pues arriba, en la imagen de la Nebulosa de Orión está presente

Las características de los plasmas astrofísicos (su densidad, su temperatura y su campo magnético) cubren un amplio rango de valores en el Universo. La densidad puede ser de menos de una partícula por centímetro cúbico (como en el medio intergaláctico) hasta muchos millones de millones de partículas por centímetro cúbico como (en el interior de las estrellas). La temperatura va desde algunos miles o decenas de miles de grados en los espacios intergaláctico e interestelar hasta varios millones en el interior de las estrellas. Y los valores del campo magnético también cambian muy drásticamente, desde valores de millonésimas de Gauss en el plasma intergaláctico hasta cientos de miles de Gauss en algunas estrellas. En astrofísica, pues, es fundamental la investigación de los plasmas magnetizados.

En las últimas décadas ha adquirido gran popularidad la llamada comunmente teoría de la complejidad. El número de artículos, libros y trabajos que de una manera u otra se engloban dentro de lo que se llama complejidad es gigantesco. Sin embargo, no existe tal teoría de la complejidad, al menos en el sentido tradicional de una teoría cerrada al estilo de la relatividad o la mecánica cuántica.

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    Si observamos con atención, podemos ver cómo en el Universo, muchas cosas se repiten y tienden a copiar patrones

Lo que se conoce como teoría de la complejidad es más bien un conjunto de ideas, modelos paradigmáticos, técnicas y herramientas que pueden ser útiles para caracterizar la dinámica de los llamados sistemas complejos. La definición de los mismos es también imprecisa, habiendo posiblemente tantas definiciones diferentes como investigadores trabajando en ese campo.

Aquí, introduzco algunos comentarios míos que vienen a dejar en el aire preguntas que quisiéramos tener resueltas, como por ejemplo:

¿Por qué la ciencia se las arregla para un cohete a un planeta distante, haciéndonos saber qué día y a qué hora llegará, pero nos deja inciertos sobre el pronóstico meteorológico del fin de semana? ¿Existen sistemas que no se pueden predecir? ¿Por qué? ¿Cuáles son? Causas y azares cuenta la historia del caos y de los sistemas complejos, de cómo se descubrió que pequeñísimas variaciones en las condiciones iniciales de un sistema podrían dar lugar a resultados insospechados, es decir, cómo los sistemas son capaces de comportarse caóticamente.

En este artículo, los autores también expondrán sus definiciones, y, para ellos, un sistema complejo cuando está compuesto de un gran número de partes o grados de libertad que interaccionan no-linealmente entre sí y que, como resultado de esta interacción, exhiben comportamientos dinámicos no extendibles como la simple suma de los comportamientos individuales de sus componentes. Entre estos comportamientos se suelen mencionar fenómenos de auto-organización y emergencia, así como la exhibición de propiedades como auto-similaridad espacial y temporal, o la importancia de la memoria en la dinámica del sistema.

          Muchos son los sistemas que están auto-organizados y siguen una dinámica que les dicta la memoria.

Por auto-organización se entiende que el hecho de que el Sistema evoluciona expontáneamente, sin ser guiado desde fuera, hacia un punto fijo de la dinámica en el que, manteniendose fuera del equilibrio terrmodinámico, se exhiben el resto de propiedades. Entre las propiedades emergentes destacan la aparición de patrones espaciales o temporales y estructuras macroscópicas y coherentes. En muchos casos, estos estados atractores de la dinámica son invariantes bajo cambios de escala (es decir, auto similares) y su evolución temporal tiene una fuerte dependencia de la historia previa del sistema, lo que se conoce como memoria. Los Plasmas son un estado de la materia similar a un gas, pero en el que una fracción más o menos grande de los átomos que lo componen se encuentran ionizados.

Enorme cantidad de átomos ionizados están presentes en esa protuberancia del Sol que, al estar formados por partículas cargadas, son extremadamente sensibles a la presencia de campos eléctricos y magnéticos, los cuales pueden cambiar rápidamente debido al movimiento de las cargas, , que hacen que cualkquier perturbación de los mismos se atenúe o, por el contrario, crezca exponencialmente dando lugar a algunas de las múltiples inestabilidades posibles en estos sistemas..

La descripción más sencilla de estos Plasmas viene dada por el sistema acoplado formado por una ecuación cinética que describa la evolucíón de la función de distribuición de iones y electrones, más la ecuación de Maxwell incvluyendo en sus fuentes las densidades de cargas y corrientes debidas al movimiento de las cargas que forman el Plasma.

Fenómenos emergentes en Plasmas

Debido a este acoplamiento tan fuerte y no-lineal entre partículas cargadas y campos, existen en todo momento un gan número de grados de libertad en constante interacción en estos plasmas, lo que hace que sean medios extremadamente turbulentos. Por ello, los plasmas son un gran medio de cultivo en el que aparecen dinámicas complejas en el sentido anteriormente descrito.

Ejemplos de fenómenos emergentes pueden encontrarse en las dinamos solares y galácticas, procesos por el cual estrellas y galaxias son capaces de generar un campo magnético macroscópico no nulo o reforzar un campo preexistente a través de la interacción no linela entre grados de libertad cinéticos y magnéticos de los Plasmas que las componen.

Por ejemplo, la dinámo solar es el proceso por el cual se genera el campo magnético dipolar del Sol. El mecanismo detallado de su generación es aún desconocido, aunque parece claro que es generado por una corriente eléctrica que fluye en su interior, producida por la rotación diferencial de la gran bola de plasma que es el Sol.

En general, el tipo de dinamo producido depende de la estructura de este flujo diferencial. Por ejemplo, en presencia de un campo semilla externo, el movimiento diferencial del fluido lo retuerce y lo refuerza. En otros casos,  la dinamo es auto-generada, como es el caso del Sol. La dirección del campo magnético solar resultante se invierte aproximadamente cada 11 años, lo que causa los ciclos de manchas solares asociados a los tubos magnéticos que suben a la superficie del Sol desde el interior. La secuencia temporal de estas inversiones es sin embargo mucho más complicada que una simple variación periódica, y exhibe correlaciones temporales de largo alcance (es decir, memoria).

  Las grandes manchas solares que podemos observar cuando el Sol está en plena actividad. Nuestro Sol es una compleja bola de plasma, la Dinámica de las llamaradas solares, de las que más arriba y abajo podemos observar una muestra, son tan potentes que inciden en nuestro planeta situado a ciento cincuenta millones de kilómetros. De hecho, esa actividad solar, el comportamiento del plasma nos lleva hasta las transiciones de fase de la materia que en lugares como el corazón de las estrellas, se pueden transmutar de sencillos en complejos. La vida no sería posible sin las estrellas.

Las llamaradas solares son uno de los fenómenos solares más impresionantes y también de los más estudiados tanto teóricamente como experimentalmente. Existen abundantes series temporales obtenidas de la observación de las mismas, y la comprensión de su estadística es un campo de estudio tan intenso como el del estudio de los mecanismos físicos que gobiernan su aparición.

Se trata de eventos catastróficos que tienen lugar en la corona solar, probablemente disparados por la inestabilidad asociada a la reconexión de líneas magnéticas, y que producen una emisión sobre practicamente todo el espectro electromagnético. La reconexión que tiene lugar en la corona es alimentada desde el interior del Sol por la combinación de complejos flujos turbulentos y la rotación diferencial del Sol. la acumulación de tubos magnéticos en la corona provenientes del interior del Sol continua hasta que supera un umbral crítico.

No podemos negar, en contra de nuestro deseo, que la estructura interior del Sol sigue siendo misteriosa, y, aún tenemos que llegar a comprender algunos mecanismos interiores que inciden en el devenir del astro, es causa de sus comportamientos y, sobre todo, cuando podamos conocerlos, nos permitirá, quizás, tener fuentes de energías de las que ahora carecemos.

Podríamos seguir con las tormentas magnéticas y el transporte radial inducido por turbulencia marginal en plasmas de fusión, o bien, centrarnos en Modelos efectivos de transporte para sistemas complejos. También se podría hablar aquí de que la materia, seguramente  adopta otros estados que aín no hemos llegado a conocer como esa hipotética “sopa de Quarks-Gluones” que, seguramente, está presente en el ámbito estelar.

Se cree que si elevamos las temperaturas más de cien mil veces la que hay en el interior del Sol, la materia adoptaría ese estado de plasma de quarks-gluones. He leido por ahí que:  “El plasma de quarks-gluones es un estado de la materia en el que los quarks, que normalmente aparecen en parejas o tríos, flotan libremente en una sopa caliente cósmica. Los teóricos creen que el universo estaba en este estado unos microsegundos tras el Big Bang, justo antes de enfriarse y pasar al estado normal de materia que vemos actualmente”.

“El acelerador del CERN ha pulverizado el récord de temperatura causado por el ser humano. En su búsqueda de la materia primigenia del universo ha creado un plasma de más de cinco billones de grados Celsiuss; cuatrocientas mil veces más caliente que el nucleo del Sol y un 38% más que la anterior marca.

En el Libro Guinness aún figura la temperatura que estableció el Laboratorio Nacional de Brookhaven (Nueva York) en 2010 durante un experimento parecido —de colisión de iones pesados—. Alcanzaron los cuatro billones de grados Celsiuss. En cuanto los científicos del CERN puedan dar una cifra exacta de la que han conseguido ellos —que rondará los 5,5 billones ºC—, se apoderarán del récord.

Los resultados se han medido en el experimento ALICE del LHC. Este detector está especializado en registrar y estudiar lo que ocurre al colisionar nucleos atómicos pesados. Su objetivo es conocer la naturaleza íntima de la materia, además de las condiciones de los primeros instantes del universo. Aunque su trabajo no es romper récords de temperatura, era casi inevitable que el acelerador del CERN se llevase la gloria. Nadie puede colisionar partículas con tanta energía.

El material que ha alcanzado una temperatura tan elevada es un plasma de quarks y gluones. Estos son, respectivamente, los ladrillos y el cemento de la materia. En estado plasmático fluyen sin unirse entre sí en lo que se cree que fue la primera materia del universo tras el Big Bang. Éste se comporta como un gas perfecto —sin fricción alguna— hasta que se transforma en materia ordinaria.”

Bueno, creo que el objetivo de lo que pretendía al comentar está cumplido.

emilio silvera

¡La Vida! Ese misterio ¿Cómo surgiría en el Universo?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo y la Vida    ~    Comentarios Comments (9)

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Astrobiologia

Una característica sorprendente de nuestro retrato reconstruido del antepasado primitivo es su carácter moderno. Si este organismo lo encontráramos hoy, seguramente no delataría su inmensa antigüedad, excepto por sus secuencias de DNA. Tuvo que estar precedido, necesariamente, por formas más rudimentarias, estadios intermedios en la génesis de sistemas estructurales, metabólicos, energéticos y genéticos complejos que son compartidos por todos los seres vivos de hoy en día. Por desgracia, tales formas no han dejado descendientes igualmente primitivos que permitan su caracterización. Esta carencia complica mucho el problema del origen de la vida.

 

Lo cierto es que algunas reconstrucciones que hemos podido hacer del hombre primitivo del pasado, nos lleva a pensar que,  si le damos un buen baño, lo llevamos a una peluqueria y le ponemos un buen traje…, no sería fácil distinguirlo de los viandantes de cualquier ciudad del mundo y podría, sin duda alguna, pasar inadvertido.

 

 

500 millones de años después, cuando se enfrió la Tierra, surgió en ella los primeros signos de vida

 

La Tierra nació hace unos 4.550 millones de años. Se condensó, junto con los otros planetas del sistema solar, en un disco de gas y polvo que giraba alrededor de una joven estrella que iba a convertirse en nuestro Sol. Fenómenos de violencia extrema,  incompatible con el mantenimiento de ningún tipo de vida, rodearon este nacimiento. Durante al menos quinientos millones de años, cometas y asteroides sacudieron la Tierra en formación, con lo que la hicieron capaz de albergar vida durante todo este tiempo. Algunos impactos pudieron haber sido incluso suficientemente violentos como para producir la pérdida de toda agua terrestre por vaporización, después de lo cual los océanos se habrían vuelto a llenar con agua aportada por cometas. Según esta versión de  los acontecimientos, los océanos actuales de remontarían a la última oleada de bombardeo cometario intenso, que los expertos creen que tuvo lugar hace unos cuatro mil millones de años. Existen señales de que había vida en la Tierra poco después de que dichos cataclismos llegaran a su fin.

Algunos investigadores creen que el tiempo que pasó entre el momento en el que la Tierra se hizo habitable y aquel en el que apareció la vida, fue demasiado corto para que surgiera algo tan complejo como una célula viva. De ahí la hipótesis de que la vida llegó desde otro lugar. ¿Qué debemos pensar de ello?

 ¿ Que la vida llegó al espacio exterior?

Sección cortada que muestra la apariencia del interior y la textura de la zona de fractura del meteorito.

La teoría de que la vida es de origen extraterrestre ha tenido ilustres defensores. Entre ellos, el químico sueco Svante Arrhenius, ganador del premio Nobel de química de 1903 y recordado hoy por su concepción profética del efecto invernadero, acuñó el término <<panspermia>> para su teoría de que hay gérmenes de vida que existen en todo el cosmos y caen continuamente sobre la Tierra. Más recientemente, un célebre astrónomo inglés, sir Fred Hoyle, quien murió  en 2001, afirmó, junto con un colega de Sri Lanka, Chandra Wickramasinghe, haber detectado pruebas espectroscópicas de la presencia de organismos vivos en cometas. Más adelante veremos cuáles son estas pruebas. Francis Crick, codescubridor con James Watson de la estructura en doble hélice del DNA, ha propuesto incluso, con otro científico de origen inglés, Leslie Orgel, que los primeros organismos vivos pudieron haber alcanzado la Tierra a bordo de una nave espacial enviada por alguna <<civilización distante>>. Ha dado el nombre de <<panspermia directa>> a esta hipótesis.

Ayer mismo dejamos aquí éstas imágenes de abajo que los de la NASA publicaron dejando en el aire una respuesta categórica sobre lo que en el meteorito de Marte podría estar presente y, simplemente, dejaban la hipótesis de que podrían ser “microbios fosilizados”. La respuesta quredará pendiente para cuando podamos nosotros mismos pisar aquel planeta.

El meteorito destaca la presencia de lo que parecen ser microbios fosilizados.

                                   ¿ Microbios fosilizados?

Dejando a un lado la nave espacial, de la que hasta ahora no se ha encontrado señal alguna, un origen extraterrestre de la vida es perfectamente verosímil. La objeción que tantas veces se ha manifestado de que organismos vivos no podrían soportar las condiciones físicas que hay en el espacio, especialmente la intensa radiación ultravioleta, no se sostiene, porque rápidamente se advierte que cometas o meteoritos pueden ofrecer protección a los organismos. La destrucción por el calor durante su entrada en la atmósfera terrestre podría evitarse de forma similar. Además, la posibilidad de que la vida pueda ser un fenómeno extendido, que exista en muchos lugares del universo, es algo que tiene cada vez más adeptos. Así, la eventualidad de que organismos vivos viajen a través del espacio en varios <<objetos voladores>> está lejos de ser inverosímil. Pero, ¿qué hay de las pruebas? Más cerca de la credibilidad está el hecho mismo de que, en el espacio interestelar y en las nebulosas, se crean moléculas primordiales para la vida que, cuando se forman los mundos, les llega la oportunidad de florecer cuando el ambiente en ellos es propicio.

Bombardeo de asteroides en la Tierra temprana. d. a. aguilar/harvard-smithsonian

Bombardeo de cometas y asteroides en la Tierra primigenia

La argumentación de que no hubo tiempo suficiente para que la vida surgiera localmente en la Tierra se basa en una valoración puramente subjetiva y arbitraria, que no está corroborada por ningún elemento objetivo. No existe prueba alguna de que la aparición de la vida requiera cientos de millones de años, como se ha afirmado. Por el contrario, la visión esencialmente química y determinista que hay que tener de este fenómeno lleva a creer más bien, que la vida surgió de manera relativamente rápida, en un período de tiempo que con probabilidad hay que contar milenios y no en millones de años.  Según esta concepción, el margen de unos cien millones de años que permiten los datos actuales deja tiempo suficiente para que la vida naciera en la Tierra. Es incluso posible que la vida surgiera y desapareciera varias veces antes de establecerse de manera “definitiva”.

Buscar moléculas de azucar en el espacio exterior, sería una manera de acercarnos a posibles formas de vida en las que, estas moléculas están presentes.

Quedan todas esas observaciones, claramente innegables, que demuestran que los constituyentes elementales de la vida existen en cometas y otros objetos celestes. Pero, ¿estas sustancias son producto de la vida, como creen los defensores de la panspermia? ¿O bien son, por el contrario, el fruto de reacciones químicas espontáneas? la segunda explicación se considera la más probable de las dos.

Es probable que los procesos que tienen lugar en el espacio exterior hayan llevado a que las moléculas biológicas se encuentren exclusivamente en forma destrógira o levógira. Esta es la conclusión que arroja unos experimentos llevados a cabo en la instalación de sincrotrón SOLEIL cerca de París, en la cual se encontró que un número de moléculas simples en regiones de formación estelar expuestas a radiación polarizada creaban aminoácidos con un desequilibrio de moléculas dextrógiras y levógiras.

Las conocidas como m0léculas quirales pueden existir en dos formas, siendo una la imagen especular no superponible de una sobre la otra, incluso aunque ambas tienen la misma composición química. Si bien los experimentos de laboratorio tienden a producir cantidades iguales de las versiones dextrógiras y levógiras, muchas de las moléculas quirales encontradas en organismos vivos proceden de una de las variedades. Por ejemplo, los aminoácidos que forman las proteínas solo aparecen en la forma levógira, mientras que los azúcares del ADN sólo en la dextrógira.


Ahora se cree que es posible que moléculas como las encontradas en esta gigantesca nube, hayan sido de gran ayuda para crear la vida en la Tierra. Estamos en la inmensa Orión, ahí, el mayor Laboratorio químico que podamos imaginar harían las delicias de todos los químicoas de la Tierra y, no digamos de los astrónomos que darían parte de su vida por ver, in situ, como se forman las estrellas nuevas. Tambien ahí están presentes transformaciones maravillosas que van dejando a punto esos “ladrillos· constituyentes que darán lugar a que, en algín mundo cercano, pueda surgir la vida.

Tenemos un amplio campo  de complejas respuestas que tenemos que desvelar, descorriendo para ello el velo de ignorancia que cubre nuestras mentes. En este difícil tema de la Vida, aunque mucho es lo que hemos llegado a comprender, es mucho más lo que de ella ignoramos y, nadie, hasta el momento ha podido decir con palabras plenas qué es la Vida. Sin embargo, ahí está, en mil formas y estados que hacen despertar nuestra curiosidad y nos empuja a querer llegar a comprender, lo que la vida es.

Desde una charca fangoza y caliente, hasta la copia de los árboles pera, seguir hasta los pensamientos y, ahora, tratar de llegar a las estrellas. No, no ha sido fácil ni corto el camino que hemos tenido que realizar y, aunque sólo sea una fracción del tiempo del Universo, para nosotros, nuestra especie humana, es muchísimo tiempo en el que, hemos podido, al menos, llegar a comprender que aún nos queda mucho por hacer.

La química de la vida es la química del carbono -hasta donde podemos saber-, actuando el agua como disolvente capaz de transportar moléculas de un lugar a otro. Los elementos químicos más utilizados por los organismos biológicos son Carbono, Oxígeno, Nitrógeno e Hidrógeno que se combinan entre sí junto con algunos pocos elementos más para formar moléculas orgánicas básicas (como aminoácidos y azúcares que pueden encontrarse en algunos cometas y nebulosas donde pueden formarse libremente en el frío espacio) y luego estructuras mucho más complejas como proteínas y enzimas capaces de desarrollar una química compleja capaz incluso de permitir que algunas moléculas se repliquen. Aunque la ciencia ficción ha tratado otras posibles formas de vida basadas en elementos químicos distintos, los biólogos y los químicos no parecen estar de acuerdo argumentando a favor de las propiedades únicas de los átomos de carbono y las moléculas de agua.

El Universo es muy, muy grande y en toda su vasta extensión existen múltiples formas de objetos en los que se podrían dar las precisas condiciones para que la vida, pudiera surgir. Aquí mismo, en nuestro Sistema solar existen “pequeños mundos” en los que nos podríamos encontrar con sorpresas que, no por intuidas dejarán de asombrarnos.

Los científicos están casi seguros de que Europa tiene un océano bajo su superficie helada. Esta recreación artística ilustra una posible vista seccional a través de la corteza de hielo de Europa. El calor asciende desde el manto rocoso de Europa, posiblemente por medio de una sustancial actividad volcánica, y de ese modo mantiene el océano lo bastante caliente como para que conserve su estado líquido, hasta que muy arriba prevalecen el frío y el hielo. (Imagen: NASA JPL)

“Una investigación revela que el peróxido de hidrógeno abunda por gran parte de la superficie de Europa, satélite de Júpiter. Los autores del estudio argumentan que si ese peróxido de la superficie se mezcla del modo adecuado en el océano del subsuelo, podría ser una importante fuente de energía para formas simples de vida, si es que hay vida en dicho océano subterráneo”.

La nucleosíntesis estelar está cerca de contestar nuestras preguntas sobre la vida. Es cierto, como decía aquel hombre sabio que: “La incompensión del Universo radica en que nosotros, formamos parte, del misterio que tratamos de desvelar”.

El estudio de la vida en el Universo se ha extendido en las últimas décadas en un campo científico interdisciplinar entre la astrofísica y la biología que ha acuñado el término de astrobiologíay se ocupa de cuestiones muy diversas que van desde la definición de qué es la vida a el origen de la vida en la Tierra o las posibilidades de su desarrollo en otros mundos.

emilio silvera

Siempre hemos mirado al cielo…Para asombrarnos y saber

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (16)

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UN POCO DE HISTORIA

El contacto de Grecia con las civilizaciones vecinas de Egipto y Mesopotamia, resultó determinante para la evolución de la ciencia en campos como, las Matemáticas y la Astronomía, también la medicina y otros. Sería tedioso enumerar todos los hallazgos científicos logrados por los griegos, incluidos los de esplendoroso periodo helenístico de Alejandría. Si las manifestaciones artísticas revelan no sólo un gusto exquisito, una atención especial es requerida por el apartado de las ciencias y la filosofía. Centrémonos en la Astronomía.

Los pueblos antiguos registraran muy bien los movimientos de objetos celestes como Júpiter o la Luna, pero que no desarrollaran la idea de que existían planetas rotando alrededor del Sol. Sólo observaban y usaban su sentido común, el cual les hablaba de una Tierra quieta, por cuyo cielo desfilaban estrellas de origen desconocido.

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