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domingo, 11 de noviembre de 2007

"Creo en el Sol"

Mucho fue lo que me burle con mi esposa de esta frase que en su momento nos sonó a puro cliche ambientalista publicado estrategicamente en un comercial de la multinacional Shell. El comercial que pasaban con frecuencia por Discovery Channel hace varios años mostraba a un supuesto investigador de la Shell con pinta “neo hippy” (pantalones cortos, pelo y barba descuidados, botas todo terreno) moviéndose en un vehículo descapotado en un terreno agreste y hablando sobre las últimas investigaciones que la Shell venía haciendo sobre fuentes de energía alternativa (si, puf!). El comercial cerraba (o casi lo hacía) con la “poética” referencia a la energía solar que cito aquí: “Creo en el Sol”. Para nosotros la frase sonaba tan predecible e incluso ridícula como decir “Creo en las Olas”, “Creo en las Rocas” o “Creo en los Gradientes de Temperatura” y se convirtió en nuestra manera personal de burlarnos de falsos ambientalistas y neo hippies: “Este o aquel 'Cree en el Sol'.”

Qué iba a saber yo que años después esta maltratada frase comenzará a tener un verdadero sentido para mí. Abrumado (como creo estamos todos) por la interminable “propaganda” universalmente difundida alrededor del “Calentamiento Global (Antropogénico)” y después de investigar un poco más (pero solo un poco, como valdrá la pena anotar más adelante) descubrí que contrario a lo que parece estar hoy en la boca de todos (medios de comunicación, científicos, personas del común) habían todavía muchas dudas sobre el “dogma” difundido en los últimos años de la culpabilidad humana del aumento sistemático de la temperatura global del planeta. Para mi agrado, en el centro de la discusión sobre la veracidad de esta aparentemente indiscutible conclusión (los seres humanos somos malos y vamos a destruir el planeta) se encontraba nada más y nada menos que el Sol. Sin demorarlos mucho les adelanto las conclusiones de este escrito: el cambio climático es una realidad, no ha sido el primero en la historia del planeta y el Sol ha sido, es y será practimante el único responsable. Por eso (frente al debate del calentamiento global) “Creo en el Sol”.

Después de ver con curiosidad el documental-película de Al Gore y asistir a un par de conferencias ofrecidas por respetados científicos del medio ambiente y el clima, debo reconocer que estuve bastante cerca de matricularme en lo que ahora es casi una religión. Religión que sostiene el credo que lo que le esta pasando a nuestro planeta es solamente culpa de la irresponsable actividad industrial y tecnológica humana en el último siglo y medio. Confieso que estuve a punto de sucumbir a la invitación de Gore de hacer copias de su película y distribuirlas entre mis amigos y conocidos e incluso puedo confesarles que me alegre muy recientemente de que le entregaran a él y al IPCC (Intergovernamental Panel on Cliamte Change) el Premio Nobel de paz de este año. Tal vez esta es evidencia de que soy muy ingenuo como para escribir cualquier cosa en favor o en contra del Calentamiento Global, pero el que se haya sentido más seguro que yo ante la abrumadora cantidad de propaganda que recibimos sobre el tema y no sea un experto climatólogo, oceanógrafo o ambientalista, que lance la primera piedra.

Todo esto fue hasta que hace muy poco en un acto de espontánea curiosidad (obviamente no soy experto en temas medioambientales o climatológicos) decidí investigar un poco más el papel que el Sol podría tener en el cambio climático (sin muchas esperanzas de que fuera fundamental porque ya estaba empezando a estar alienado por los argumentos de la mencionada religión). Lo hacía también con el objeto de preparar una charla sobre el tema en el planetario de Medellín en el que me concentraría en la relación del Sol con el clima.

Naturalmente deben entender que por investigar me refiero aquí a buscar la información que podría encontrar en Internet, en sitios con literatura especializada en heliofísica y en libros de la relación Sol-Clima que conocía. No me refiero por supuesto a adelantar por mi cuenta investigaciones científicas en el área.

Mi sorpresa no fue pequeña cuando me encontré (en tan poco tiempo como el que toma poner las palabras “Climate+Change+Sun” en Google) en medio de una acalorada discusión que desde distintos medios de comunicación de alto impacto y respeto a nivel internacional, se presentaba sobre la veracidad de las conclusiones que el IPCC tenía sobre las causas del calentamiento global y la subestimación generalizada que los estudios citados por el IPCC hacían de efectos directos e indirectos del Sol en el sistema climático. Después confirme que la discusión estaba vigente y tenía más soporte científicos de lo que pensaba, cuando tuve la suerte de apreciar un documental producido por la BBC y tituladoThe Great Global Warming Swindle” (“La Gran Estafa del Calentamiento Global”) de cuya existencia me hizo caer en la cuenta Carlos Andrés Vasco de la Universidad de Antioquia (muchas gracias caliche!)

Más sorprendente para mí fue descubrir como científicos del clima respetados se quejaban del manejo poco científico que en algunos casos se daba a los datos y las evidencias que favorecen la conclusión central del IPCC sobre el cambio climático y, de otro lado, el modo en el que políticamente se esta manejando el tema a todos los niveles.

Siendo alguien que si bien tiene una formación científica y que se precia de trabajar activamente en física y astrofísica pero que no tiene una relación profesional con las ciencias que dan soporte a estos estudios, me sorprendió también que se estuvieran escondiendo datos y argumentos bien sustentados pero contrarios a la tesis final del IPCC y lo peor que se los divulgará tan poco entre el público en general.

Si bien este Blog no es el espacio para divulgar las que ahora descubro son muchas razones para que los no expertos evitemos creer a ojos cerrados de las últimas conclusiones del IPCC, quiero aprovechar para contarles un poco algunas conclusiones a las que llegue en mis indagaciones sobre el tema y referirles algunas lecturas que pueden ser mucho más ilustrativas que lo que yo alcance a decir aquí. Tal vez un blog de Astrofísica no parece un buen lugar para esta discusión. Allí es donde entra el Sol: puede ser que en el futuro sean los astrofísicos solares, los heliofísicos o los expertos en rayos cósmicos, es decir nuestros amigos, quienes aclaren todo este asunto y nos den las verdaderas pistas sobre el futuro del clima en nuestro planeta.

Aquí van mis conclusiones:

  • El Cambio Climático es real pero el “Calentamiento Global Antropogénico” es una interpretación de los hechos basada en una reunión apropiada de evidencia favorecedora, motivaciones políticas y propaganda ambientalista. Es muy importante entender que la expresión Cambio Climático no es exactamente lo que esta en discusión. Incluso se podría decir que la expresión “Calentamiento Global” (popularizada por los medios de comunicación) tampoco es el tema de esa misma discusión. La evidencia es bastante clara en este sentido: la temperatura media de nuestro planeta ha sufrido un aumento sistemático durante los últimos 150 años de registros rigurosos. El incremento asciende a unos 0.6oC (que realmente no es mucho cuando se tienen en cuenta cambios climáticos previamente acaecidos) de los cuales una importante fracción se produjo entre 1850 y 1940. Vale la pena divulgar también que durante casi 40 años entre 1940 y mediados de los 70s la temperatura media realmente disminuyo pero esa tendencia volvió a invertirse hace unos 30 años y el aumento continua hoy en día.

    Lo que verdaderamente esta en discusión y todos deberíamos aceptarlo antes de ser seducidos por un documental "holliwoodense" son las causas de esa tendencia, las causas de ese Cambio Climático global (aunque lo de global no implica necesariamente que ocurra en todos los lugares del planeta!) ¿Cuál es la principal fuente de energía extra que esta entrando al sistema climático desde hace más de siglo y medio? según el último informe del IPCC la causa primaria es el incremento en la cantidad gases de invernadero (principalmente CO2) asociado directamente, según el mismo informe, al surgimiento y crecimiento en ese mismo período de la actividad industrial humana. De allí lo de “Calentamiento Global Antropogénico” (originado en el hombre.) El problema es que las evidencias en las que se basan estas conclusiones no son tan incontrovertibles como nos las vienen “vendiendo” desde organizaciones científicas como el IPCC, el exvicepresidente Al Gore (que es además una importante fuente de CO2 por sus continuos desplazamientos alrededor del mundo necesarios para dictar sus conferencias), hasta los más radicales grupos ambientalistas.

    Yo resumiría en 2 las pruebas normalmente presentadas en favor de un “Calentamiento Global Antropogénico”: primero la correlación entre el aumento del CO2 atmosférico y el aumento en la temperatura registradas en tiempo geológico. Se dice que cuando el CO2 atmosférico ha aumentado en el pasado la temperatura ha aumentado también, demostrando el efecto directo que este gas tendría en la evolución térmica del sistema climático. El segundo y más importante es el hecho de que la temperatura ha crecido en los últimos 150 años (justo después de la revolución industrial) más que en ninguna otra etapa previa en tiempos históricos o geológicos y en directa relación con el aumento del CO2 antropogénico.

    Los 2 argumentos son completamente discutibles. El primero es el más débil porque al examinar con cuidado los registros de CO2 y la temperatura en el pasado del planeta no se aprecia la relación indicada. Al contrario la relación CO2-temperatura es inversa: al aumentar PRIMERO la temperatura aumenta DESPUÉS el CO2. El segundo es más difícil de falsear sobre todo por el hecho de que en coincidencia con el aumento del CO2 producido por la actividad humana otros factores no antropogénicos han aumentado también considerablemente en el último siglo y medio, de los cuáles el principal es precisamente la actividad Solar. Pero así no podamos distinguir en este segundo argumento si es el hombre o el Sol el causante de este aumento, algunas cosas siembran dudas sobre la primera causa. En primer lugar decir que el aumento de la actividad industrial es el causante del aumento en la temperatura no explica por qué las temperaturas globales vienen en aumento desde el siglo XVII y no solo desde 1850 como nos lo han vendido. Mucho antes de que tuvieramos industrias y automóviles el planeta ya venía calentándose. La segunda es que no hay manera sencilla de explicar en el contexto de este supuesto daño climático inflingido por el hombre los casi 40 años de enfriamiento que sufrió el planeta entre 1940 y mediados de los 70s. Precisamente en una época de florecimiento económico como la que sucedió a la Segunda Guerra Mundial es difícil entender porque los efectos del CO2 humano dejaron de actuar. Tampoco parece fácil explicar como es que la mayor parte del aumento de las temperaturas haya ocurrido antes de 1940 cuando la cantidad de CO2 era en mucho inferior a la producida en tiempos posteriores. Con dudas como esta frente a una teoría del impacto social que tiene la del “Calentamiento Global Antropogénico” cualquier científico tendría más cuidado en divulgarla abiertamente y mucho más en aceptar un premio del tamaño de los que otorga la Academia de Ciencias Sueca.

  • El futuro no es tan fácil de predecir con modelos numéricos y computadores y puede ser más fácil mirar simplemente lo que ha sucedido en el pasado para saber que tan apocalíptico o no será el futuro. Una de las más notorias características del informe del IPCC son sus impresionantes predicciones sobre lo que nos espera en el futuro si, como dicen ellos, seguimos quemando combustibles fósiles y produciendo CO2 al ritmo en el que venimos haciéndolo. Aumentos de temperatura de hasta 3 a 5oC en los próximos 50 años, fusión completa del casquete polar norte, aumento del nivel del mar en decenas de centímetros, interrupción de las corrientes oceánicas, intensificación de los huracanes, desplazamiento de enfermedades tropicales a latitudes superiores, etc. la lista de eventos quasi-apocalípticos es interminable. Hay que ser sinceros: esto vende muchísimo. Como dicen algunos científicos (llamados herejes por los que llevan la bandera de esta nueva religión) es más fácil publicar en un periódico que una ciudad entera se hundirá bajo el mar en unas décadas que decir que la temperatura fluctuara, unos años hará un poco de frío, otros un poco de calor, que habrá desastres pero siempre los hay y que inclusive algunas zonas del planeta podrían beneficiarse de un incremento de las temperaturas. Esto último definitivamente atrae menos a las masas o peor a los gobiernos que deben cuidar a sus ciudadanos. El problema es que las predicciones en las que se basan esos anuncios apocalípticos son todo menos seguras. Predecir el clima global es todavía una tarea increíblemente ardua, no por la dificultad técnica que ello implica sino por que las principales entradas que alimentan los sofisticados programas de computador que las hacen son inciertas y deben en los peores casos ser prácticamente adivinadas y aún en los mejores deducidas de modelos empíricos y observaciones inciertas. Algún científico del clima reconocía que es posible en simulaciones climáticas que se extienden décadas en el futuro predecir lo que uno quiera si se ajustan de forma adecuada los parámetros de entrada aún en sus margenes de validez. No digo por ello que las predicciones numéricas en las que se basa el IPCC para sus pronósticos hayan querido mostrar un futuro poco promisorio pero es necesario admitir abiertamente y decírselo a la gente que la certeza de esas predicciones no es tan grande como todos creemos.

    Otros utilizan métodos más fiables para “adivinar” que le pasara al clima global futuro si la tendencia de calentamiento continua: mirar al pasado. Al menos 2 períodos de calentamiento global sufrió nuestro planeta en el pasado reciente. Y fueron más intensos. Uno durante el medioevo que duro cerca de 400 años (1000-1400) en el que se estima la temperatura pudo ser mayor que hasta 1 grado respecto a las temperaturas en el siglo XIX cuando dice el IPCC todo comenzó. ¿Qué le paso a la humanidad en ese período? muchas cosas: se invento la brújula, los europeos descubrieron otros continentes (Vikingos), el norte de Inglaterra se lleno de viñedos, entre otros. ¿Se extinguieron los osos polares? ¿hubo caos económico global? ¿se hundieron ciudades? ¿se interrumpió la corriente del golfo? No, ninguna de esas cosas paso. Claro que se podría argumentar que al crecer la humanidad en número de individuos y al alcanzar el grado de sofisticación de nuestras sociedades actuales, el impacto de un calentamiento podría ser mayor, de eso parece no haber duda. Sin embargo con esa misma sofisticación nos hemos vuelto también más flexibles, más preparados y hasta capaces de explotar mejor esas condiciones cambiantes. Lo que si es definitivo es que según muestran las evidencias históricas la vida en nuestro planeta no esta amenazada por un cambio climático como este. Otros más grandes han ocurrido en el pasado y ella siempre ha salido airosa (es más, fortalecida)

  • El Sol es el principal motor del sistema climático y con una probabilidad no despreciable ha sido, es y será el causante primario de los cambios climáticos que ha sufrido nuestro planeta. No existe en la superficie de este planeta ningún científico climático, oceanógrafo, o medio ambientalista que desconozca el hecho básico de que el Sol es la fuente primera de la energía que alimenta el sistema climático. Por la misma razón debería entenderse que la estabilidad de esa fuente de energía es determinante en lo que sucede dentro de la atmósfera y que cualquier cambio importante que ella sufra inducirá cambios en el clima del planeta. No hay ninguna duda de ello. ¿Entonces? ¿por qué se habla tan poco del Sol cuando se menciona el Cambio Climático?

    Hagamos un sencillo ejercicio: pregúntese usted mismo o pregúntele a cualquiera de sus conocidos qué sabe sobre el papel del Sol en el calentamiento global, de qué manera el Sol podría ser causante de lo que el IPCC desprecia como una fracción pequeña del Calentamiento Global y le aseguro que encontrara un montón de caras confundidas que empezarán a titubear y a hablar de que es verdad, que cuando hace Sol hace mucho calor pero que no haría tanto si no fuera por todos los buses colombianos que entregan en la atmósfera todo ese humo negro que vemos en las calles congestionadas de nuestro país. Apuesto que cualquiera podría explicarle el efecto invernadero (hasta los niños) pero casi nadie sabría decirle que es el ciclo solar.(ciclo de Schwabe) mucho menos cuándo será el próximo máximo de actividad solar y prácticamente nadie tendrá siquiera idea de que el Sol es distinto ahora de como era en 1850. No, ninguna de estas cosas se divulga porque naturalmente no son importantes, o eso es lo que quieren vendernos quienes profesan esa religión. De otro lado saber que el Sol verdaderamente afecta el clima es mucho menos emocionante que saber que los causantes del Calentamiento Global son los Estados Unidos. Ciertamente es más fácil maldecir a Bush que al Sol (al menos el mandato del primero se acaba algún día, el segundo estará ahí hasta que se consuma nuestro planeta.)

    Pues bien digamoslo abiertamente (y si es posible divulguemoslo entre nuestros conocidos tanto como nos sea posible): el Sol esta cambiando y lo ha hecho desde siempre. Estos cambios están afectando el clima de nuestro planeta como se esperaría al ser el principal determinante del mismo.

    Existen 2 efectos principales que tienen los cambios de humor del Sol sobre el clima: el primero es directo y se relaciona con el cambio en la intensidad de la radiación solar durante estos eventos de aumento o disminución de la actividad de nuestra estrella. El segundo es BASTANTE indirecto y todavía merece una comprobación experimental más segura: variaciones en la actividad magnética del Sol podrían ser indirectamente causantes de variaciones en la cobertura de nubes de nuestro planeta. Pero ¿cómo?. La formación de nubes es un proceso ciertamente poco entendido. Sabemos cuáles son las fuerzas que determinan su surgimiento, crecimiento y movimiento pero no entendemos tan bien como comienza todo, como pasamos de vapor de agua a goticas y cristales. Aún en condiciones de mucha humedad la formación de una gota o un cristal de hielo en el aire necesita algo que lo estímule que lo inicie. La respuesta podría estar en un fenómeno hasta hace poco considerado externo al sistema climático: los rayos cósmicos. Distinta evidencia (todavía no en suficiente cantidad pero si en el grado justo como para empezar a considerarla interesante) muestra que cuando el flujo de rayos cósmicos se incrementa, la cantidad de nubes formadas en ciertas zonas del planeta se incrementaría con ella. Los rayos cósmicos son producidos en lugares remotos de esta y otras galaxias de modo que lo primero que podría uno pensar es que nuestro clima tiene una entrada de origen extragaláctico: wow! esta si que es una conexión cósmica! Sin embargo esa entrada sería practicamente constante (aleatoria) sino fuera por el efecto “modulador” del Sol. Nuestra estrella y su extenso campo magnético es capaz de desviar a los rayos cósmicos y disminuir el que de otro modo sería un flujo muy alto de estas energéticas particulas procedentes de lugares remotos del Universo. Esta capacidad suya para mantener la atmósfera de nuestro planeta que se encuentra profundamente sepultada en la heliósfera (formada por el campo magnético del Sol y las particulas que lo transportan, el viento solar), “protegida” del efecto perturbador de los rayos cósmicos, cambia al variar su actividad magnética a lo largo del ciclo solar de 11 años (ciclo de Schwabe) y de otros ciclos y eventos de variación más prolongados. Cuando la actividad solar es particularmente alta la intensidad del campo magnético heliosférico es mayor y el flujo de rayos cósmicos en la atmósfera es menor. Con un menor flujo de estas partículas la capacidad de la atmósfera para formar nubes disminuiría. Con una disminución en la cobertura de nubes el Sol se aseguraría indirectamente de que su luz alcanzara más fácilmente la superficie del planeta. Esto aumentaría la contribución de la luz solar al sistema climático y de demostrarse rigurosamente podría explicar el calentamiento de nuestro planeta en los últimos 150 años. Naturalmente esta historia podría estar matizada por complejos fenómenos no considerados por quienes piensan en este proceso como una explicación posible para el calentamiento reciente del planeta. De eso no hay duda. Así funciona la ciencia. Sin embargo esta propuesta parece hasta ahora suficientemente bien sustentada por observaciones, correlaciones e incluso experimentos en laboratorio como para reconocer al menos que los efectos indirectos del Sol podrían ser entendidos lo suficientemente mal como para descartarlos de tajo y concluir que solo el hombre tiene la única responsabilidad en todo el asunto!

Quiero concluir este escrito diciendo que en ningún momento he dejado de pensar que recomendar a los paises más desarrollados que limiten el uso de tecnologías relativamente sucias para generar energía sea incorrecto. Tampoco he dejado de pensar que ciertas practicas humanas esten alterando de forma importante la biodiversidad o deteriorando la calidad de las fuentes que nos proveen naturalmente de recursos como el agua y el mismo aire. No esta allí la discusión. El asunto de todo esto es como estamos utilizando la ciencia para lograr que los seres humanos abandonen esas prácticas y el Calentamiento Global Antropogénico parece ser un buen ejemplo del peor uso de esa empresa maravillosa que llamamos ciencia para producir decisiones políticas o económicas a cualquier costo. Parece entonces ser un asunto de “el fin justifica los medios”, el problema es que con esos “medios” estamos arrastrando la credibilidad de la ciencia.


Jorge Zuluaga
Medellín - Colombia

P.S. A propósito, para quienes puedan llegar a creerlo, por supuesto que he pagado acciones durante varios años en empresas petroleras. El problema es que los títulos valor que merecería por la innumerable cantidad de veces que he entregado dinero extra por la malísima gasolina que nos venden en Colombia, nunca han llegado a mi domicilio.

Imagenes:
Colección de imágenes del Sol en rayos X tomadas por la sonda Yohko en la década de los 90s. En ella se observa la amplia variabilidad de la corona solar durante un ciclo solar completo.
Tomado de http://solar.physics.montana.edu/sxt/Images/The_Solar_Cycle_XRay_med.jpg


Para saber más:

lunes, 1 de octubre de 2007

De regreso a la Luna

Se nos quedo chiquita la Tierra. Al menos esa parece ser la impresión que me da por la creciente presencia física y mental del hombre en el espacio. Cada día parecen surgir nuevos proyectos de llevar hombres con propósitos científicos o turísticos en trayectorias suborbitales o de ponerlos en órbita por semanas (bueno ya lo estamos haciendo de forma regular realmente). Llevarlos a la Luna, a Marte y más allá. El deseo científico y como especie de expandir nuestros dominios más allá de la troposfera parece ilimitado y nuestro impulso para hacerlo realidad, imparable. Pero, y no sé si muchos de ustedes se habrán formulado la misma pregunta antes ¿para qué demonios queremos hacer todo esto? No quiero prometerles aquí una reflexión verdaderamente interesante o informada sobre las dudas que en muchos de nosotros despiertan los proyectos de llevar hombres al espacio con propósitos que a duras penas parecen entenderse cabalmente. Quiero compartir algunas reflexiones sobre una nota que hace unos meses descubrí en Science@Nasa (la verdad hace muchos meses) en la que se describía un esfuerzo hecho por la agencia espacial norteamericana para hacer un inventario (seguramente no el último) de ideas sobre las cosas que los seres humanos podríamos hacer en la Luna. La verdad el inventario no necesariamente tiene que ver con cosas que el hombre tendría que hacer estando presente en cuerpo y alma, estaciones enteramente automatizadas podrían hacer muchas de las cosas que se sugieren allí, pero al leerlas no deje de pensar en este como un esfuerzo para justificar el regreso del hombre a nuestro satélite artificial y de naturalmente su posterior permanencia constante en este inhóspito sitio.

La nota titulada “181 cosas para hacer en la luna”, que fue publicada en febrero de 2007 (perdonen el retraso!) lo refiere a uno directamente al documento preparado por NASA en el que se describen casí 2 centenares de ideas para hacer en la Luna que van desde las muy normales como construir observatorios astronómicos, crear estaciones para el lanzamiento de naves a Marte hasta otras bastante curiosas y originales como crear centrales energéticas o construir observatorios oceanográficos (en la Luna!) En mi siempre muy personal criterio seleccione una decena de ideas que me atrayeron por su originalidad e ingenio, pero que como lo dije, me llevaron a insistir en mi incredulidad sobre la verdadera “utilidad” de llevar hombres a la Luna. Dejenme enumerarles algunas de ellas y de paso compartirles mis dudas y/o admiración por esas ingeniosas ideas. Me he tomado un poco la libertad de bautizar las ideas que selccione con nombres que resumen mi impresión (que a veces puede no ser precisa!) Mi recomendación es que vayan directamente al documento de NASA y lean las ideas por ustedes mismos para que comprueben la veracidad de mis impresiones al respecto.

  1. La Luna al servicio de Einstein (el código de esta idea en el documento publicado por NASA es mA7). Desde hace mucho tiempo es reconocido por los astrónomos que la Luna tiene uno de los movimientos orbitales más complejos del sistema solar. La razón se resume en una frase: menage a trua (un romance de tres). La Luna es poderosamente atraida por la Tierra que determina las características generales de su órbita pero el Sol juega un papel importante en su movimiento y es finalmente quien determina algunas de las peculiaridades mas notorias de su movimiento, sin contar otras más sutiles debidas por ejemplo a la no esfericidad de nuestro planeta. El movimiento de nuestro satélite natural ha sido descrito con precisión, incluyendo los más sútiles efectos, usando la teoría gravitacional de Newton que hoy sabemos es solo una aproximación de una teoría más fundamental inventada genialmente por Albert Einstein: la teoría general de la relatividad. Pero la diferencia práctica entre lo que predice numericamente la teoría de Newton y la de Einstein es extremadamente pequeña por lo que parece no ser necesario abrumarse con la más compleja teoría general de la relatividad para predecir un eclipse de Luna o calcular la posición de nuestro satélite de modo que una nave tripulada pueda encontrarla. Sin embargo si se pudieran medir esas diferencias sutiles los científicos podrían convencerse aún más de la validez de la teoría de Einstein (aunque pocos dudan seriamente de ella todos sabemos que entre más evidencia empirica mejor!) El problema es que las diferencias podrían estar a un nivel que ni los mejores observatorios en Tierra pueden conseguir. Solo detectando la posición de la Luna con precisión de centimetros y hasta milimetros podrían hacerse las pruebas más rigurosas. Allí es donde un laboratorio lunar podría jugar un papel fundamental. En los años 70 los astronautas del Apollo instalaron en la Luna espejos reflectores de haces LASER enviados desde la Tierra precisamente con ese propósito. Sin embargo detectar la reflexión de un LASER después de viajar casí 760,000 km es un verdadero reto técnico. Si colocaramos una estación que recibiera el LASER y de forma “inteligente” devolviera una señal a la Tierra amplificada y coherente se produciría un incremento muy importante en la precisión de nuestras medidas de la posición EXACTA de la Luna. La Luna se convertiría de este modo en un laboratorio de relatividad general, aunque esas medidas, dejenme decirles, no servirían para mucho más que eso!

  2. Oceanografía lunar (código mEO6). ¿cómo es la cosa? ¿vamos a hacer oceanografía de los mares lunares? Nada de eso, estamos hablando de hacer oceanografía de los mares de la Tierra pero en un lugar completamente seco y a 384,000 kilometros de cualquier brisa marina. Esta es la idea de algunos científicos marinos que han propuesto que desde la Luna tendríamos una visión sin precedentes por su globalidad de los oceanos de nuestro planeta. En particular se propone crear observatorios de la Tierra que pudieran detectar la luz producida por la fluorescencia del fitoplancton sub-superficial. ¿Fito qué? Pues bien en la base de la cadena alimenticia oceánica se encuentran estos bichos entre bacterias y vegetales cuya presencia o ausencia podrían dar indicativos únicos sobre la salud global de nuestros oceanos. Ir hasta la Luna para mirar el color del Mar y saber si las ballenas están comiendo bien: una maravilla!

  3. Aprendiendo a buscar a E.T. (mOPS7) En nuestra “casi segura” exploración de mundos muchos más allá inclusive que la Luna, una de las primera y más seguras metas científicas será la determinación de la presencia o no de vida sobre el cuerpo astronómico estudiado. Pero, ¿reconoceremos o no a E.T. cuando lo veamos? ¿que pruebas debemos hacer para determinar si en un puñado de polvo ultraterrestre (porque seguramente el primer E.T. del que tengamos noticias será microscópico) hay o no bichos? Pues bien la Luna podría convertirse en un laboratorio con excelentes condiciones “higienicas” para poner a prueba los más estrictos protocolos para evaluar la presencia de vida en otros lugares. ¿Por qué? todo apunta en la dirección de que nuestro satélite es un mundo completamente estéril (creo que no hace falta siquiera ser tan precavido para decir que lo único “vivo” en la Luna son las esporas bacterianas que deben estar hibernando pegadas de los instrumentos dejadas por los astronautas del Apollo) de modo que si se diseñara una prueba para buscar vida, usar polvo lunar sería una excelente manera de demostrar al menos que la prueba no detecte vida donde no la hay!

  4. Energías alternativas (en la Luna!) (mPWR3) En la moda de las energías alternativas que les parece esta perla: vamos a la Luna para alimentar de energía nuestro necesitada humanidad! Pues bien la idea es bastante seria y para nada despreciable. El uso por ejemplo de grandes granjas de celdas fotovoltaicas en la expuesta superficie lunar podría convertirse en una casí inagotable y eficiente fuente de energía para nuestro planeta. Una parte importante de esa energía se usaría naturalmente para alimentar todos los aparatos de los que llenariamos nuestro satélite (observatorios astronómicos y oceanográficos, minas, estaciones de lanzamiento, etc.) pero otra podría “enviarse” a la Tierra para satisfacer la crecientes necesidades energéticas (un problema que para ese entonces podría haberse agravado). Pero, ¿cómo enviar un 1 megavatio de la Luna a la Tierra? ¿llenamos baterías y las enviamos de regreso a nuestro planeta? (¿por qué no?) Algunas ideas incluyen radiar energía en la forma de poderosos haces de microondas que al ser absorbidas en “subestaciones” en la Tierra alimentaran de energía nuestras redes de distribución. Ya me imagino las campañas del futuro “¿para que utilizar la combustión de hidrógeno que descarga vapor de agua en la atmósfera aumentando la cubertura de nubes si puede usar energía importada directamente de la Luna?”

  5. El backup de nuestras bibliotecas (mHISP1,2) De pronto me lo tome muy literal pero esto es a lo que me suena esta idea. Alguna vez viendo una película rusa (seguro muchos de ustedes que son más cultos que yo recordaran el nombre de la película y el director) fui consciente de una de las amenzas más dolorosas que enfrentaría la humanidad ante la posibilidad de un evento de autodestrucción: la eliminación accidental o voluntaria de toda la información acumulada durante siglos de observación, reflexión, discusiones, etc. Para mí la idea fue tan impactante que se me eriza la piel de solo pensar en la escena en la que la gente usaba los últimos libros de cálculo, economía, astronomía que quedaban en el planeta después de un ahecatombe nuclear para hacer hogueras en un mundo donde no había nada más para quemar! Pues bien, la Luna podría ser un excelente lugar para salvaguardar este preciado bien que ha ido creciendo a un ritmo frenético durante los últimos siglos: nuestro conocimiento. Proponen en el documento publicado por NASA crear en la Luna sitios seguros para almacenar apropiadamente un “backup” de información crítica, inicialmente sobre la vida en el planeta, pero también sobre nuestra cultura y lo que hemos aprendido con muchas dificultades en lo que llevamos de vida como especie. Con suerte esta nota quede atrapada en alguna esquina en un disco óptico de ultra alta capacidad y sea transportado a la Luna en el futuro! Este será seguramente mi único chance de viajar hasta allá!

  6. El negocio de la Luna (mC2) No sé si ustedes han oído o leído sobre algunas empresas o individuos que ya tienen vendida (o comprada) buena parte de la Luna. Pilas que con sus ahorritos de toda la vida tal vez podría hacerse a una parcelita llena de regolito lunar – y de Titanio por cierto – que le permitiera a sus tataranietos vivir comodamente en el futuro! Aunque esto suene a chiste flojo la verdad es que una de las ideas incluidas en esta particular lista preparada por NASA concibe la explotación comercial de la Luna. Pero bueno, no es ningún pecado aprovechar lo que se sabe y se puede hacer para que otros lo compren. La pregunta realmente es aparte de los bienes raices ¿qué otra actividad comercial se podría desarrollar en la Luna? Desde los más obvios como la venta de la energía generada allá, los productos minerales, entre otros, también se podría recurrir a otros modos menos obvios (pero omnipresentes en la literatura y el cine de ficción) como el turismo.

  7. La Luna para todos! (mEOR1) algunas de las ideas más altruistas de todas, por lo menos desde mi punto de vista, serían las de hacer verdaderamente pública la exploración humana futura de la Luna. Es casí completamente seguro que por mucho tiempo, transportarse hasta nuestro satélite natural será sólo tarea para pocos. Como sucede ahora con la Antartida las primeras comunidades que habitaran la Luna estarán formadas por investigadores, científicos o emisiarios comerciales y políticos pero el resto de los seres humandos permaneceremos aquí esperando a que se realicen todos los sueños que contiene el documento de NASA. Aprovechando la instalación con el tiempo una adecuada infraestructura de comunicaciones Tierra-Luna (otra de las ideas incluidas en la lista) podría darse un acceso directo al gran público para que presenciará remotamente e incluso se viera envuelto en las actividades que se desarrollarían en la Luna. Así como hoy podemos ver lo que esta pasando justo ahora en la Plaza Roja en Moscú usando web cams instaladas estratégicamente allí y una conexión a Internet, podrían instalarse también dispositivos de registro en la Luna para que desde la Tierra, en escuelas, universidades o desde la casa los demás seres humanos pudieramos estar al tanto de lo que ocurre allí. Usando la misma infraestructura de comunicaciones seres humanos corrientes y otros no tan corrientes podrían incluso operar instrumentos u observar su entorno a voluntad desde la comodidad de nuestro planeta. Las transmisiones desde la Luna podrían usarse para inspirar a los futuros científicos, líderes y empresarios desde la más temprana edad y en la escuela para que mantuvieran el interés y alargaran el sustento de la actividad humana en la superficie de nuestro satélite.

  8. Más realities! (mEOR1.2) Cierro con esta que de nuevo corresponde a la interpretación personal que le doy a la idea mEOR1.2 del documento de NASA y que de alguna manera se relaciona con la idea del numeral anterior. Una de las cosas más dificiles de todas las empresas de exploración humana (a todos los niveles) es la convivencia extrema a la que estarían sometidos los humanos en comunidades y habitats particularmente cerrados! Mucho aprenderiamos desde la Tierra de lo bien que vivimos cuando podemos dejar de ver a nuestros compañeros de trabajo cada tarde para aislarnos en nuestros habitaculos personales y reencontrarnos con ellos al otro día. Este preciado bien tal vez solo lo valorariamos al ver a los pobres seres humanos que abriran el camino de la exploración lunar vivir en condiciones dificiles en un ambiente hostil rodeados durante meses de los mismos compañeros soportando sus peculiaridades y diferencias. Este, que yo he llamado, el “Reality Lunar” podría convertirse en una fuente muy interesante de enseñanzas sobre el comportamiento humano en ambientes extremos y podría ayudarnos a entender las cosas que hacen falta para que podamos abandonar nuestro planeta sin que nos matemos entre nosotros antes que otros agentes exógenos lo hagan.

Con todo y como dije al principio, este parece ser un excelente documento para convencer a muchos de que ir a la Luna de nuevo podría ser el comienzo de algo verdaderamente grande e importante para la humanidad. A mi me sigue pareciendo que lo único por lo que volveríamos a la Luna (al menos inicialmente) sería por el placer que para los seres humanos ha tenido y tendrá siempre la exploración (así sea un poco inútil) de lugares desconocidos y el impulso de hacerlo precisamente con los lugares más difíciles. Tal vez haya o no un futuro para la humanidad en el espacio pero de que habrá siempre seres humanos dispuestos a dejarlo todo y arriesgar su vida para sentir el gozo de “ser el primero en” o de sobrevivir la prueba que nunca antes otro ser humano ha superado, no me cabe la menor duda!


Jorge Zuluaga
Medellín - Colombia


Imagenes:
Esta me parecio una curios imágen para ilustrar esta nota. Naturalmente no se trata de un montaje sino simplemente de unas huellas en la arena en una playa “muy terrestre.” Tomado de http://fabfrog.blog.ca/2007/01/


Para saber más:

Las fuentes originales:

domingo, 23 de septiembre de 2007

Un Googol de Imágenes

Como diría el gringo: “Google Rocks!” (Google es genial!). Esta es la única expresión que se me ocurre cuando pienso en esta maravillosa empresa de ingeniería que viene “invadiendo” Internet de unos años para acá (por mí que se la tomen completica diga lo que diga Micro$oft.) Recientemente a los astronómos y astrofísicos, como seguramente muchos saben y como decimos por aquí, Google “se nos metio al rancho!” (para nuestra suerte por cierto!) Me refiero al hecho de que Google Inc. ha hecho realidad el que para mí era (y creo para muchos aficionados a la astronomía y profesionales del mundo también) hasta hace muy poco un verdadero sueño: tener en nuestras pantallas a un “click & roll” (algunos movimientos simples del mouse) TODO EL CIELO y en una resolución y profundidad nunca antes imaginadas! Me refiero al lanzamiento hace poco menos de un mes (Agosto 22 de 2007) de la nueva versión de Google Earth (versión 4.2) que incluye lo que muchos han querido llamar (no oficialmente) el Google Sky. Si bien muchas reseñas se han escrito sobre la nueva herramienta (o se escribieron sobre ella entre el día del lanzamiento y más o menos 2 días después cuando ya nadie volvio a decir nada) no resistí escribir sobre mi propia visión de esta maravillosa ventana al cielo que Google ha abierto para todos. Espero que con ella quienes no han descargado todavía la nueva versión del programa (y nisiquiera la primera versión) se animen inmediatamente a hacerlo y para quienes lo hicieron y se sintieron un poco desilusionados o simplemente no les sorprendio en lo absoluto vuelvan y piensen un momento en lo que “Google Sky” acaba de comenzar!

El primer error que cometí cuando leí sobre la noticia (¿o fué alguien que me la comento en un pasillo?) fue buscar en el mismísmo buscador Google por el nombre del que para mí era el nuevo programa que producían los genios de esta compañía: “Google Sky”. Para mi sorpresa no había ningún vinculo a una página para descargar el programa aunque si muchos otros que apuntaban a los sitios de noticias más importantes del mundo y otros blogs muy leídos en nuestra disciplina, en los que se comentaba el lanzamiento del programa. Pero por ningún lado la palabra mágica: Download. Leyendo las reseñas descubrí la verdad del asunto: Google Sky no es un programa independiente, ni un sitio de mapas on-line como Google Mars o Google Moon (esta era mi impresión original!) sino tan solo una nueva característica del muy popular Google Earth. Lo de Google Sky es parece un nombre curioso tal vez inventado por algún representante de Google o por un periodista creativo. La clave entonces es no buscar deseperadamente el “nuevo” porgrama de Google sino descargar la versión más reciente (y gratuita... “I love Google”) de Google Earth (http://earth.google.com/download-earth.html)

El segundo error que cometí fue el pensar que los ingenieros de Google (que seguramente son también los empleados que viven más bueno en el mundo aunque la creatividad es un poco dolorosa y ellos tienen que estar innovando todo el tiempo como política de la compañía!) y el equipo de Astrónomos que los asesoraron harían lo que cualquier otro mortal: otro programa que simulara la posición en el cielo de las estrellas, cuerpos del sistema solar y una multitud de cuerpos de espacio profundo (cúmulos, nebulosas, galaxias) cuyas coordenadas están disponibles en catálogos disponibles públicamente. Digo otro más porque deben conocer la increiblemente variada oferta de programas que hacen lo mismo de muy diversas maneras; programas como Starry Night, Carte du Ciel, Sky Map, Stellarium y un "Googol" más de nombres que no vale la pena repetir. Yo acostumbro llamarlos “simuladores del cielo” pero le he escuchado a gente más autorizada hablar de ellos como “planetarios virtuales”. Para mi sorpresa “Google Sky” si bien tenía algo de ello iba un nivel más allá (tal vez el más alto nivel al que se pueda llegar): en lugar de representar la posición de las estrellas y otros objetos celestes usando pequeños puntos o manchas rodeadas de información, mostraba fotografías reales de cada rincón del cielo. “¿Cómo no pude imaginar que saldrían con esto?” me dije un minuto después de empezar a ver el programa. Esta es precisamente la idea detrás de Google Earth, Google Mars y Google Moon: permitirnos una mirada “cartográfica” de estos territorios usando como tema de fondo las imágenes mismas de los sitios que los componen!

Así es precisamente “Google Sky”: una colcha de retazos formada por la reunión de miles de imágenes REALES del cielo tomadas por los mejores telescopios del mundo y en algunos casos con una calidad y resolución espasmosa.

El tercer error que cometí en mi casi obligada exploración del programa (obligada porque se suponía que todos mis amigos, conocidos, estudiantes y familiares cercanos me preguntarían por el programa en los días sucesivos y debía entonces estar informado!) fue el de empezar a buscar las clásicas herramientas y opciones que ofrecen programas simuladores del cielo para una exploración simulada del mismo (¿cómo fijar la posición geográfica y la hora?, ¿cómo escoger los objetos que salen representados?, ¿cómo colocar una malla con las coordenadas celestes? entre otras) Una vez aceptado que Google Sky no es un simulador del en el sentido de poner puntos luminosos donde deberían haber estrellas sino colocar las imágenes mismas de esas estrellas, tiende uno a creer que el programa funciona igual que otras herramientas usadas en la astronomía de “patio” - solar, jardín, como quiera que se diga en otros paises de habla hispana. Seguro lo hará en el futuro, de esta gente yo esperaría siempre lo mejor, sin embargo para mí y como argumentaré en lo sucesivo no es necesario que Google Sky se comporte como un “simulador de patio”. Me percate entonces muy rapidamente que el programa no me estaba ofreciendo las mismas prestaciones que un simulador del cielo. Aunque la verdad la primera visión panorámica del firmamento que se presenta esta centrada en el “cenit”- el punto más alto del cielo – del sitio geográfico que esta en el centro de la pantalla en Google Earth cuando uno intercambia el modo geográfico por el modo astronómico.

Pero entonces ¿si no es un simulador del cielo, qué es Google Sky y por qué tanto escándalo? Para muchos (incluyendo bloggeros tan respetados como Phil Plait autor del sitio Bad Astronomy – un recomendado!) Google Sky en su estado actual es un amago muy incompleto de un simulador “fotorrealista” del cielo. Para mí Google Sky es el primer paso hacia la realización de un proyecto fabuloso que en la comunidad académica lleva gestándose por años y que esta ahora en las manos de CUALQUIERA: una herramienta que permita el acceso “transparente” a una fracción de la inmensa información en forma de imágenes de alta factura (la mayoría de calidad artística para satisfacer principalmente al gran público) que producen grandes observatorios y otros proyectos igualmente grandes pero con instrumentos más pequeños, alrededor del mundo cada año. Es la punta de un Iceberg que se viene solidificando desde hace algunos años y que se ha dado en llamar el “Observatorio Virtual”, claro la “punta” de acceso irrestringido, “bonita”, que no requiere de un doctorado en Astrofísica para usarla. Este es un regalo fantástico de los Astrofísicos a todos los seres humanos que quieran conocer de primera mano, exhaustivamente y a profundidad algunas de las escenas que ellos utilizan para entender como funcionan las cosas que hacen el Universo. Todo desde su computador, sentado en pantuflas en su casa, tomándose un café.

Si esta le parece una visión un poco aburrida del asunto dejeme decirle que Google Sky es también el telescopio que nunca tendrá. El “poliocular” (no binocular) más grande del mundo . El instrumento astronómico con más usuarios de todo el planeta. No me cree (o si me cree pero le parece que exageró) echele una mirada a esto: vaya a “buscar ubicación” y en la casilla de texto escriba: 17:47:13.7, -24:12:50.7 (para encontrar el sitio en el cielo situado en la Ascensión Recta (RA) 17h 47m 13.7s y en la declinación (Dec.) -24o 12' 50.7”. Usando el botón de acercarse (el botón de scroll del mouse es ideal para ello) vaya hasta que el programa no le permita acercarse más. La imágen que aparecerá ante usted será la que coloca en el recuadro interior de la composición al principio de esta nota. Tiene ante usted la “nebulosa del gusano de seda” una bonita y MUY DESCONOCIDA nebulosa planetaria (es decir los restos de una estrella de masa similar a la del Sol que al crecer pierde su envoltura convirtiéndose en una nube) registrada por el telescopio espacial Hubble en 1998. Pues bien la imágen de esta nebulosa, que se encuentra confundida entre millones de estrellas de una de las regiones más pobladas de la Vía Láctea, tiene en el cielo un tamaño de apenas 4 segundos de arco (1 segundo de arco es el tamaño aparente que tiene la mano de un Astronauta que asoma por una de las escotillas de la estación espacial internacional cuando es vista desde la Tierra!) Si quisieramos comprar un telescopio para ver este objeto como nos lo muestra Google Sky en la pantalla, necesitaríamos primero conseguir uno que nos diera al menos un aumento de unos 1000x (típicamente los telescopios de aficionados son capaces de producir hasta unos 400-500x) Con este poder de magnificación al intentar enfocarlo el más leve movimiento del telescopio (vibraciones producidas por la persona que lo opera, el viento etc.) haría que el objeto se saliera rápidamente del campo de visión. Esto sin contar con el hecho de que para ver la nebulosa completa la abertura mínima del telescopio debería ser de unas 4 pulgadas (10 centímetros) y para observar los detalles vistos en la misma foto se necesitaría un telescopio con más de 2 metros y medio de abertura. Adicionalmente la atmósfera debería estar en un estado de quietud casí absoluto (condiciones practicamente imposibles de conseguir incluso en una ciudad pequeña.) Ah! y sin contar con el hecho de que aún en el caso de reunidos los anteriores condicionantes ustede no vería ABSOLUTAMENTE nada por el ocular porque la cantidad de luz es tan pequeña que su ojo no logra acumular suficiente para producir una sensación visual. Normalmente se necesitaría usar fotografía de larga exposición para conseguir el resultado final.

Pues bien en Google Sky todo eso es posible conseguirlo en menos de 1 minuto! Y no sólo para este objeto sino también para más de los calculados en 200 millones de objetos que aparecen registrados por las fotografías utilizadas por el programa para producir este fabuloso collage!

Pero, de nuevo, ¿cuál es la diferencia entre tener Google Sky y descargarse unas bonitas fotografías del sitio en Internet del Hubble? ¿qué es lo novedoso? Lo nuevo aquí es la intarface, que permite de manera amigable y fácil acceder a esas imágenes teniendo además la posibilidad de localizarlas en el cielo; es la apertura en el acceso a esas mismas imágenes, muchas de las cuales erán publicas pero otro tanto (y no una fracción pequeña) estaban solo disponibles para profesionales; es la sensación fabulosa de manejar un telescopio virtual que le da a uno una mirada detallada de cualquier sitio del cielo sin moverse de la casa; es el poder didáctico de una herramienta que le permite a cualquier instructor o profesor de astronomía y astrofísica en el mundo dejar una huella visual en sus aprendices, permitir que entiendan la vastedad y complejidad del Universo y el modo en que esos 12 esteroradianes de cielo nos dan la única ventana directa para conocerlo.

Jorge Zuluaga
Medellín - Colombia


Imagenes:
La imágen de presentación muestra la región del cielo donde se encuentra úbicada la nebulosa del gusano de seda (la imágen tiene una amplitud angular de 40 grados). El recuadro muestra la imágen de la nebulosa como es entregada por el programa, una imágen que tiene tan sólo algunos segundos de arco de extensión!

Las dos imágenes abajo muestran la ubicación de un sitio geográfico y el cielo mostrado cuando se hace el cambio al modo de cielo en Google Earth. La porción de cielo mostrada es la que se ve el día y la hora de uso del programa sobre la cabeza de los observadores en el sitio de la Tierra que se muestra.


Para saber más:


domingo, 26 de agosto de 2007

1000 galaxias por minuto!

Después de una prolongada interrupción y esperando que los pocos lectores que habían desarrollado algún habito para leer este blog, todavía estén por ahí esperando que se publique semanalmente una nota, regreso este fin de semana para contarles sobre una iniciativa que curiosamente esta relacionada con una idea que se me vino a la cabeza la semana pasada durante una conferencia de computación avanzada.

1,000 galaxias por minuto no es el ritmo al que las galaxias chocan en el Universo, ni el número de las que descubren los telescopios en Tierra en esa unidad de tiempo, mucho menos la velocidad a la que nacieron estos racimos estelares en el Universo jóven. Esta es la rata con la que las millones de imágenes de galaxias registradas por el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) son analizadas y clasificadas por 85,000 cerebros humanos distribuidos por todo el mundo. ¿Sorprendente, no? Pero, ¿quiénes son esos privilegiados cerebros? no hay que ir muy lejos: usted puede ahora mismo convertirse en uno de ellos.

Me refiero a lo que científicos de la Universidad de Oxford y el Instituto John Hopkins han bautizado como el proyecto Galaxy Zoo, una ambiciosa y creativa iniciativa destinada a explotar el poder de computo de decenas de miles de cerebros alrededor del mundo, contenidos en el craneo de aficionados, profesionales, jóvenes, viejos, mujeres, hombres, cualquiera dispuesto a ceder parte de su tiempo y capacidad para resolver un inmenso problema de computo: clasificar de la manera más precisa posible el cerca de un millón de galaxias contenidas en los registros del SDSS.

Pero, ¿por qué utilizar seres humanos para realizar esta labor titániaca? ¿por qué no cederle la tarea a alguno de los supercomputadores más poderosos del mundo que podrían completarla inclusive en una fracción del tiempo? La razón básica es simple: el cerebro humano posee la capacidad de procesar información relativamente compleja de una forma espontánea y aparentemente no algorítmica (sin unas recetas determinadas o siguiendo procedimientos matemáticos establecidos) lo que le da el poder para realizar esta tarea de manera más precisa que un computador. Pero un sólo ser humano, e inclusive un grupo pequeño y altamente capacitado se vería en problemas para procesar la enorme pila de información que SDSS ha acumúlado sobre la forma de galaxias a todas las distancias a lo largo y ancho del cielo. ¿Para qué pagar un sueldo a 10 o 100 personas que se demoraran años analizando unos datos si podemos pedirle a decenas de miles de entusiastas de la astronomía a nivel mundial que desde su esquina en el planeta contribuyan con esta particular tarea? Esta es la idea detrás de Galaxy Zoo.

El modelo de este peculiar proyecto (aprovecho para agradecer a David Vasquez por hacerme saber de él hace unas semanas) tiene un especial parecido con el de la afamada iniciativa y red mundial SETI@Home (convertida ahora en uno de los proyectos de la plataforma de computo sobre internet BOINC). Como la mayoría de ustedes sabrán el proyecto “SETI en casa” busca aprovechar el poder de computo del que en su caso son mayoritariamente centenares de miles de computadoras personales conectadas a internet en practicamente todos los rincones del planeta, para realizar sofisticados análisis sobre las señales de radio capturadas por un par de grandes radiotelescopios en el mundo en el marco de la búsqueda por señales de una civilización extraterrestre. Este proyecto, que se lo podría llamar (tal vez sin el acuerdo de muchos académicos) el más puro ejemplo de computación ditribuida a escala mundial (Global Grid Computing, pure Grid, Intergrid) le ha dado paso de manera muy creativa al que se convierte en el primer ejemplo de una red de computo mundial que en lugar de utilizar computadoras de Silicio, se vale de las computadoras fisiológicas que miles de seres humanos llevan sobre sus cabezas! Como les decía al principio una idea como estas vino a mi cabeza durante una charla sobre computación Grid en la Conferencia Latinoamericana de Computación de Alto Rendimiento que se realizó la semana pasada (agosto 13 a 18) en la ciudad de Santa Marta, Colombia. Naturalmente en su momento para mí fue simplemente una inquietud curiosa que nisiquiera comenté con los participantes del evento y que consistía basicamente en pensar que si podíamos conectar miles de computadores en una inmensa red de computo que traspasara barreras institucionales, nacionales e internacionales, por qué no podríamos hacer lo mismo pero usando el cerebro de miles de personas que en últimas también es una máquina que hace cálculos pero que los realiza de una manera fundamentelmente diferente a los cerebros de Silicio en nuestros escritorios. Me complace muchísimo saber que finalmente los astronómos (que con los físicos han sido los jalonadores de los más importantes adelantos en computación en los últimos 50 años) hayan sido finalmente los primeros en explotar esta fantástica idea.

Pero en que consiste exactamente la tarea que resuelve este enorme “Grid de cerebros”. Las galaxias, que como ya he mencionado en otras ocasiones en el blog, son los ladrillos fundamentales del universo, adoptan formas específicas que son determinadas fundamentalmente por los procesos que dan lugar a su formación. A muy grandes rasgos la inmensa mayoría de las formas galácticas pueden clasificarse en 2 categorías básicas: galaxias espirales y galaxias elípticas. Ambos tipos de galaxias se sabe hoy por hoy surgen en procesos relativamente distintos y su abundancia o ausencia en una determinada región del Universo brinda interesantes pistas sobre los procesos de manufactura galáctica presentes allí. El reto es entonces determinar en el cerca de un millón (y creciendo) de imágenes de galaxias individuales acúmuladas por años por los telescopios del SSDS cuáles galaxias son de un tipo y cuáles de otro! Como ya había mencionado, si bien es posible encargar esta tarea a un computador que logra clasificar bien una galaxia si dispone de suficiente información (una imágen nitida, un fondo limpio, etc.) muchas imágenes son tan vagas y a veces complejas que la rata de equivocaciones es bastante alta. Pero los seres humanos (o nuestros cerebros para ser exactos) son capaces de descubrir sin mucho esfuerzo patrones, formas en una imágen sin necesidad de realizar complejos procedimientos de análisis y de cálculos matemáticos. Las mismas neuronas que usamos posiblemente para reconocer la cara de una persona que vimos solo un par de veces (un increiblemente complejo problema computacional!) podrían entrar en juego cuando a una persona se la coloca frente a una imagen galáctica para que la juzgue o clasifique. Mejor aún, nuestros circuitos crebrales, a diferencia de los circuitos electrónicos de los computadores, son reconfigurables y se modifican dinámicamente lo que nos da una capacidad sorprendente (para los estándares computacionales) de aprender y entrenarnos, de modo que nuestras habilidades se refinan con el tiempo haciendonos aún mejores para esas tareas específicas. Esta es fundamentalmente la razón por la que los creadores de Galaxy Zoo se inclinaron por los humanos en lugar de los supercomputadores para hacer su tarea.

Pero si algo caracteriza al cerebro humano es también su capacidad para equivocarse y aveces muy frecuentemente (“errar es humano!”). ¿Cómo podemos construir conocimiento científico a partir de resultados posiblemente con errores introducidos por la ignorancia o el cansancio de un cerebro que analiza una imágen astrofísica? Por suerte lo que buscan los astrofísicos es construir información “estadística” sobre la formación de las galaxias y la forma como el ambiente la afecta, de modo que algunos errores cometidos en el proceso de identificación seguramente no afectaran las conclusiones finales. Además de eso los diseñadores de Galaxy Zoo se aseguran que una misma imágen sea analizada por más de un observador y así contar con “la opinión” de más de un cerebro en cada caso, una estrategia también utilizada por SETI@Home donde la existencia de un pequeño error (aún uno cometido por un aparentemente infalible computador) puede ser la diferencia entre descrubrir a E.T. o el ruido de fondo de la Galaxia. A principios de este mes (Agosto 6 de 2007) el proyecto tenía más de 85,000 afiliados, analizando más de 60,000 imágenes de galaxias por hora (1,000 galaxias por minuto!) para un total de 12 millones de imágenes análizadas en poco más de 20 días desde la apertura del proyecto a mediados del mes de Julio de este año (2007).

Un pantallazo del sitio de Galaxy Zoo donde se muestran parte de las galaxias que yo personalmente he clasificado.

Aparte de todo esto hay una cosa que hace aún más romántico (dejenme decirlo así) este proyecto: cualquiera puede participar de él! Es más (me atrevo a decirlo) entre menos sepas de Astrofísica mejor! Los mismos creadores del proyecto reconocen que los astronómos no podrían realizar probablemente de manera tan efectiva el proceso de identificación de una galaxia cuya imágen no es tan clara debido a que al contar con mucha más información podrían buscar (y hasta inventar) detalles que un cerebro menos preparado no vería. Obviamente saber un poco de Astrofísica ayuda para entender la importancia de lo que se esta haciendo además de qué te permite reconocer que estas participando de un proyecto científico sin precedentes y que tus aportes serán usados probablemente para derivar resultados científicos.

Existe un único riesgo para quien desee participar en el proyecto Galaxy Zoo: volverse un adicto! Una vez se identifican las primeras manchas (a veces aburridas e informes) y empiezan a desfilar imagenes que retan tu capacidad para distinguir entre una galaxia elíptica y un disco espiral de canto, es díficil detenerse. Existen usuarios que reportan haber clasificado más de 50,000 galaxias en una semana y quien ostenta el record de clasificación va por las 152,000 galaxias en un poco más de un mes que lleva el proyecto. Las cosas se ponen más difíciles (especialmente para tus responsabilidades habituales que descuidas por estar frente al portal del proyecto!) cuando aparece (y no es tan raro) una verdadera diva, el cariñoso apodo que los usuarios de esta creciente comunidad dan a las galxias que exhiben una imágen espectacular!

Aún con todo esto estoy dispuesto a volverme un adicto de la clasificación galáctica. Peores vicios lo acosan a uno todos los días!

Jorge Zuluaga
Medellín - Colombia

P.S. La única nota negativa de todo esto y como es costumbre la ponen los mal llamados “comunicadores científicos”. No se sabe quiénes son peores, si aquellos que al conocer esta curiosa noticia la pasan por alto porque no incluye ninguna de las palabras mágicas “agujero negro”, “stephen hawking”, “big-bang”, “vida extraterrestre”, etc. o aquellos que increiblemente tienen la sensibilidad para reconocer que en esto hay algo interesante pero que (como decimos en mi tierra) saben más de maternidad de gallinas. Para la muestra, dejenme transcribir para ustedes algunos apartes de una nota (la original referida a mi por David Vasquez) publicada en ABC.es (un periodico español relativamente importante): “Científicos de las universidades de Oxford y Portsmouth (Reino Unido) y Johns Hopkins (Estados Unidos) invitan a los internautas a clasificar la Vía Lactea mediante la observación de imágenes captadas por el telescopio Sloan Digital Sky Survey (en Nuevo México) con una resolución de 142 megapíxeles.”

Por donde comenzar a analizar las burradas de este parráfo que en lo único que parece atinar es en la ubicación de las instituciones lideres del proyecto. En primer lugar el Sloan Digital Sky Survey es un proyecto (el más ambicioso de su tipo) para levantar un completo mapa de la distribución de galaxias en 3 dimensiones, mediante el registrode millones de imágenes de practicamente todo el cielo. NO ES UN TELESCOPIO. En su primera fase el SDSS se ha valido de un telescopio especialmente diseñado ubicado en Apache Mount, Nuevo Mexico pero para la segunda fase que concluirá el año entrante otros instrumentos se han unido al programa. En segunda instancia y como ya habrán todos reconocido a partir del infortunado parráfo no se busca “clasificar la Vía Láctea” que como es bien sabido ya es una galaxia espiral con una moderada barra central, sino clasificar el casí un millón de galaxias observadas por el programa.

El texto continua más adelante afirmando: “A partir de las fotografías, deben distinguir cuáles son galaxias elípticas o espirales (y en qué sentido giran estas últimas).” En este punto el comunicador se equivoca en un aspecto más sútil que quizas es importante clarificar. Efectivamente además de distinguir si se trata de una galaxia espiral el observador debe indicar el sentido en el que se enrollan los brazos espirales, que sin embargo no es necesariamente el sentido en que las galaxias rotan, como lo señala el comunicador.

A pesar de estas confusiones se le concede a este medio de comunicación y al periodista, por hacer un esfuerzo para entender la iniciativa e intentar que la misma llegará al gran público.


Imagen: Tomada de http://www.astro.princeton.edu/~rhl/PrettyPictures

Para saber más:


sábado, 28 de julio de 2007

Hijos del Principio de Incertidumbre

Hace poco mientras ofrecia una conferencia en la Universidad de Antioquia sobre la Radiación Cósmica de Fondo (Ecos del Big-Bang) vino a mi cabeza una idea, una conexión entre cosas que aunque nos parezcan absolutamente ajenas unas de otras tienen una profunda relación en la historia del Universo: el principio de incertidumbre y la formación de las galaxias. Como todo lo que pasa por mi cabeza en medio de una conferencia no se queda allí (aunque debería para que no salieran por mi boca un montón de cosas a veces irrelevantes y personales que no debería decir ante un auditorio) esta idea se convirtió en una frase que quedo resonando en mi cabeza aún hasta ahora: somos hijos (literalmente) del principio de incertidumbre.

Quienes estén suficientemente informados sobre algunos de los pormenores del desarrollo temprano del Universo (por lo menos como nos lo cuenta el modelo cosmológico aceptado – Big-Bang caliente + inflación) entenderan inmediatamente donde se encuentra la conexión señalada o porque le atribuyo a ese principio central de la teoría cuántica la paternidad de todo lo que nos rodea en el mundo inmediato. Para quienes no esten suficientemente informados quiero contarles aquí de donde proviene esta especial afirmación, pero también porque es en si misma tan espacial como para dedicarle una nota en este blog.

¿Cómo comenzar esta historia? ¿de atrás hacia adelante? o ¿del presente hacia el pasado? Veamoslo en esta última dirección. ¿De dónde salio el planeta en el que vivimos? La Tierra es (cosas más, cosas menos) un amasijo de materiales sólidos formados principalmente por elementos pesados (más pesados que el Carbono) que se creo por la coalescencia de fragmentos rocosos (planetesimales) hace más o menos 4,600 millones de años (más o menos 100 millones de años). Esos fragmentos, las piezas del lego que armaron nuestro planeta, surgieron originalmente por la aglomeración inicial de granos de polvo que flotaban libremente en la nube en la que se co-creo nuestro Sol. Los granos de polvo presentes en la nube de la que se formo el sistema solar, la materia prima de la formación de los planetas, son estructuras microscópicas formadas por el apilamiento de átomos de Silicio o Carbono enriquecidos en algunos casos con diminutos cristales de hielo. Esos granos se formaron en las atmósferas de estrellas envejecidas y gigantes que precedieron al Sol y en las que se dan las condiciones de densidad y temperatura apropiadas para que se produzcan esas asociaciones.

Hasta este punto podemos decir entonces que somos descendientes directos o que fuimos formados a partir de materiales pesados suspendidos en las atmósferas de estrellas gigantes que precedieron el Sol. Pero esos mismos granos de polvo no se habrían concentrado para formar planetas si no fuera porque el mismo proceso que formo las estrellas que precedieron al Sol, tuvo lugar también por estos lados.

Con todo, nuestro nacimiento es la conjunción de unas condiciones químicas apropiadas sumadas a la ocurrencia del fenómeno de colapso que sufren “espontaneamente” nubes de gas y polvo que flotan libremente en el disco de nuestra galaxia. Pero ese colapso espontáneo no es gratuito. Una bola de materia inmensa que flota en el espacio interestelar no se viene abajo por obra y gracia del espiritú santo (como decimos por aquí). Es más, los gases tienen una tendencia natural a dispersarse de modo que el colapso debe ser forzado por alguna condición normalmente externa. En nuestra Galaxia y en casí todas las demás galaxias esa condición se produce porque las nubes no estan aisladas. De vez en cuando una nube tranquila puede acercarse a una región de reunión de otras nubes y de estrellas y sufrir un efecto sútil de aplastamiento que conduce al colapso y a la formación posterior en su seno de muchas estrellas nuevas. En otros casos la explosión de una estrella cercana puede ser también el factor desencadenante de este acto creativo que produce al final bichos como nosotros.

Pero todo este milagro no sería posible sin que la materia bariónica (o sea átomos) en el Universo (ya pensado a muy gran escala) no hubiera encontrado la oportunidad inicial de reunirse en esos grumos atareados de formación estelar que llamamos galaxias. Todos estamos acostumbrados a pensar en que el Universo esta lleno de estos “Universos Isla” por algún tipo de necesidad cósmica. Si mañana crearamos un Universo nuevo ¿quién podría pensar en que no incluyera las susodichas galaxias, los ladrillos del Universo? Pues bien la cosa no es realmente tan fácil como lo saben los astrofísicos desde hace ya varias decadas. La existencia de esas concentraciones de materia bariónica donde finalmente las estrellas y los planetas nacen es realmente un milagro cósmico producto del principio de incertidumbre. Pero no nos adelantemos tanto al final de la historia.

Cuando se hace un exámen arquitectónico general del Universo, es decir se estudia la distribución de materia a muy gran escala (no a la escala de nuestra galaxia y ni siquiera a la escala de la distribución de galaxias vecinas) se descubre un hecho muy especial sobre su arquitectura: la materia y energía del cosmos estan regadas de forma más o menos igual por todas partes. La observación de la radiación cósmica de fondo, los ecos de los “juegos artificiales” de la creación, confirmó desde los años 60 este hecho. El Universo parece haber sido creado con una casí absoluta perfección. La materia puesta en su lugar sin preferencias por unos sitios sobre otros. A este hecho intuido ya desde tiempos históricos se lo denomina el principio cosmológico y se encuentra bien afianzado en las bases mismas de la cosmología moderna. Con un solo problema: ¿cómo puede un Universo perfectamente homogéneo parir galaxias? y en consecuencia ¿cómo podemos existir en un Universo tan “liso”? (sin mencionar otro par de inconvenientes que no viene al caso comentar.) He ahí el quid del asunto.

El problema descrito no es para nada nuevo en la cosmología y fue practicamente resuelto desde principio de la decada de los años 80. Si para usted es totalmente nuevo es porque lo único que nos esta llegando de esa década son videos trasnochados que pasan por VH1. ¿Cuál es la solución a este problema? ¿cómo pueden caber las galaxias en un Universo completamente homogéneo? La solución tiene un nombre sencillo y sonoro: Inflación. La inflación es un fenómeno que fue descrito por primera vez a principios de los 80s por Alan Guth y desarrollado posteriormente por Andrei Linde, Andreas Albrecht y Paul Steinhardt. El fenómeno explica (entre muchas otras cosas) que todo lo que vemos en el Universo observable (del que nos ha alcanzado a llegar luz en los 13,700 millones de años de vida que tiene) proviene en principio de una región submicroscópica de cosmos recien nacido, una región más pequeña que un átomo que durante una fracción miserable de segundo se expandio tanto que alcanzo dimensiones macroscópicas hasta hacerse “visible” y astronómicamente relevante. No hay que confundir la Inflación con la expansión del Universo. Esta última es un fenómeno que ocurre de forma tranquila desde que las más tempranas etapas del Universo y creemos continuara indefinidamente. La inflación fue una etapa de expansión increiblemente rapida (1061 es decir 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 veces más rápida que la expansión normal) que tuvo lugar por un tiempo absurdamente corto (10-36 ó 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 0001 segundos) en la infancia más temprana del Universo. La “violencia” de la expansión fue tan grande que el Big-Bang (el momento mismo de la aparición del Universo) quedo completamente opacado por este fenómeno (yo personalmente me inclino a pensar que la inflación marco el inicio mismo del Universo). La fuerza brutal responsable de este fenómeno la produjo una forma exótica de materia-energía que llenaba el cosmos durante el proceso y que producía por sus propiedades particulares un efecto repulsivo responsable finalmente del resultado observado. Al inflarse el Universo la materia y energía contenida en esos “campos exóticos” fue convirtiéndose rápidamente en formas más inocuas de materia-energía, las mismas que posteriormente formaron toda la materia que conocemos y que hace nuestro mundo. La inflación se detuvo finalmente cuando los campos responsables se extinguieron definitivamente dejando un Universo estirado y lleno de materia y luz.

Pero, además de proveer la materia prima con la que se formarón los objetos astrofísicos miles de millones de años después, ¿cómo es que la inflación explica la formación de grumos densos como las galaxias? Si la energía contenida en el Universo preinflacionario fuera completamente lisa (igualmente distribuida por el espacio) no habría manera de explicar la formación de las galaxias. Sin embargo a escala submicroscópica, que es precisamente la escala de las regiones que se inflaron hasta formar regiones de tamaño astronómico, no es posible tener una distribución lisa de energía. ¿Por qué? por el PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE. El fin de nuestro camino.

Según la teoría cuántica (que es la colección de principios y leyes físicas que se sabe describen correctamente el mundo submicroscópico) las propiedades físicas de las cosas muy pequeñas no están establecidas de forma absoluta. Tomemos el caso de un electrón en un átomo. Según los preceptos de la teoría cuántica esta entidad física en la que todos pensamos como una pelótica diminuta e invisible, pero pelótica al fin y al cabo, esta lejos de ser lo que creemos. Propiedades como la posición, la velocidad o la energía, que para cuerpos grandes como una bola de billar son cantidades bien definidas, no están tan bien definidas para cuerpos microscópicos. La posición de un electrón por ejemplo es una cantidad que solo tiene sentido en ciertas condiciones. Por ejemplo su detección en una pantalla de televisor. Pero no tiene sentido en otras, por ejemplo cuando se mueve alrededor de un átomo la posición de un electrón es una cantidad incierta. Podría decirse que el electrón esta en todas partes y en ninguna al mismo tiempo. En el contexto de estas extrañas afirmaciones surge el principio de incertidumbre. Este principio (el papá de todos nosotros, no se les olvide!) establece que cuando una propiedad de un sistema microscópico queda expuesta o es bien definida, entonces otra propiedad se vuelve oscura e incierta. Es como si saber algo de un sistema microscopico fuera incompatible con saber otras cosas. Con todo resulta imposible saberlo todo sobre un cuerpo submicroscópico en un instante dado. El universo a esta escala es incierto y extraño.

Una consecuencia interesante (y verdaderamente a lugar en esta nota) del principio de incertidumbre es que la energía de un sistema microscópico (que para un sistema mayor es constante) puede fluctuar rápidamente sin que ello implique una violación del muy fundamental principio de conservación de la energía. La energía puede súbitamente ser mayor o menor siempre y cuando vuelva a su nivel normal en un tiempo muy corto. Es como si por concentrarse en ver que hora es exactamente, “dios” no se diera cuenta de cuánta energía hay realmente, y cuando vuelve su atención sobre el nivel de energía pierde su idea exacta de la hora que es: una incertidumbre mayor en la energía corresponde a una incertidumbre menor en el tiempo. Lea otra vez los dos parrafos anteriores.

Volvamos a la inflación: la región submicroscópica de la que surgio nuestro Universo estaba entonces llena allí y allá de fluctuaciones “cuánticas” de la energía que aparecían y desaparecían en tiempos increiblemente cortos. Esa energía se materializaba en esos cortísimos instantes en partículas del exótico campo inflacionario que desaparecían antes que dios se diera cuenta de los colados. Pero llego la inflación y muchas de esas fluctuaciones no tuvieron tiempo de desaparecer antes de ser amplificadas poderosamente hasta alcanzar niveles macroscópicos. Con ello lo que era un fenómeno eminentemente cuántico y propio del mundo submicroscópico adopto una realidad “astronómica”. Es como si el Universo hubiera sido hecho de una seda muy fina y extremadamente lisa pero que en un momento fue estirada a tal punto que sus defectos microscópicos, las fibras antes invisibles se hicieran visibles!

La materia que surgió a posteriori alrededor de esos lugares levemente más energéticos o más densos, formo las que al final se convirtieron en las semillas en las que terminaron acumulandose los bariones formando después de miles de millones de años las galaxias en las que habitamos.

¿Entonces? No sé ustede, pero yo después de esa conferencia, y de la fluctuación mental que me llevo a conectar mi nacimiento con el principio de incertidumbre respecto más a Werner Heisenberg.

Jorge Zuluaga
Medellín - Colombia

Imagen: http://www.astronomy.com/asy/objects/images/redshift_sereis13_6_700.jpg
Una colección de imágenes sintéticas producidas apartir de los resultados de la Millenium Simulation, el proyecto más ambicioso de simulación del Universo más ambicioso de todos los tiempos. Se observa el desarrollo de las galaxias en el seno de las semillas que nacieron con la inflación.

Para saber más:

Las fuentes originales:

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