Ciencia

A once mil millones de millas de distancia, más de cuatro veces la distancia de nosotros a Plutón, se encuentra el límite de la burbuja magnética de nuestro sistema solar, la heliopausa. Aquí, el campo magnético del Sol, que se extiende a través del espacio como una telaraña invisible, se esfuma hasta desaparecer. Comienza el espacio interestelar.

“Es realmente el límite más grande de este tipo que podemos estudiar”, dijo Walt Harris, físico espacial de la Universidad de Arizona en Tucson.

Todavía sabemos poco sobre lo que se encuentra más allá de este límite. Afortunadamente, pueden llegar a nosotros trozos de espacio interestelar , que atraviesan esta frontera y se abren camino hacia el sistema solar.

Una nueva misión de la NASA estudiará la luz de las partículas interestelares que se han desplazado a nuestro sistema solar para conocer los lugares más cercanos del espacio interestelar. La misión, llamada Espectrómetro de dinámica de línea de emisión interferométrica espacial heterodina, o SHIELDS, tendrá su primera oportunidad de lanzarse a bordo de un cohete suborbital desde el White Sands Missile Range en Nuevo México el 19 de abril de 2021.

Todo nuestro sistema solar está a la deriva en un grupo de nubes, un área despejada por antiguas explosiones de supernovas. Los astrónomos llaman a esta región la Burbuja Local, una parcela alargada del espacio de unos 300 años luz de largo dentro del brazo en espiral de Orión de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Contiene cientos de estrellas, incluido nuestro propio Sol.

Viajamos por este mar interestelar en nuestra confiable nave, la heliosfera, una burbuja magnética mucho más pequeña (aunque todavía gigantesca) A medida que orbitamos el Sol, el propio sistema solar, encerrado en la heliosfera, atraviesa la Burbuja Local a unas 52.000 millas por hora (23 kilómetros por segundo). Las partículas interestelares golpean la nariz de nuestra heliosfera como lluvia contra un parabrisas.

Nuestra heliosfera se parece más a una balsa de goma que a un velero de madera: su entorno moldea su forma. Se comprime en los puntos de presión, se expande donde cede. Exactamente cómo y dónde se deforma el revestimiento de nuestra heliosfera nos da pistas sobre la naturaleza del espacio interestelar fuera de él. Este límite, y cualquier deformidad en él, es lo que busca Walt Harris, investigador principal de la misión SHIELDS.

SHIELDS es un telescopio que se lanzará a bordo de un cohete sonda, un pequeño vehículo que vuela al espacio durante unos minutos de tiempo de observación antes de volver a la Tierra. El equipo de Harris lanzó una versión anterior del telescopio como parte de la misión HYPE en 2014 y, después de modificar el diseño, están listos para lanzarse nuevamente.

SHIELDS medirá la luz de una población especial de átomos de hidrógeno originaria del espacio interestelar. Estos átomos son neutros, con un número equilibrado de protones y electrones. Los átomos neutros pueden cruzar las líneas del campo magnético, por lo que se filtran a través de la heliopausa y entran en nuestro sistema solar casi sin inmutarse, pero no del todo.

Los pequeños efectos de este cruce de límites son clave para la técnica de SHIELDS. Las partículas cargadas fluyen alrededor de la heliopausa, formando una barrera. Las partículas neutrales del espacio interestelar deben atravesar este guante, que altera sus trayectorias. SHIELDS fue diseñado para reconstruir las trayectorias de las partículas neutrales para determinar de dónde vinieron y qué vieron en el camino.

Unos minutos después del lanzamiento, SHIELDS alcanzará su altitud máxima de aproximadamente 186 millas (300 kilómetros) del suelo, muy por encima del efecto absorbente de la atmósfera terrestre. Apuntando su telescopio hacia la nariz de la heliosfera, detectará la luz de los átomos de hidrógeno que llegan. Medir cómo se estira o contrae la longitud de onda de esa luz revela la velocidad de las partículas. En total, SHIELDS producirá un mapa para reconstruir la forma y la densidad variable de la materia en la heliopausa.

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Harris espera que los datos ayuden a responder preguntas tentadoras sobre cómo es el espacio interestelar.

Por ejemplo, los astrónomos piensan que la burbuja local en su conjunto es aproximadamente una décima parte de la densidad de la mayor parte del resto del disco principal de la galaxia. Pero no conocemos los detalles, por ejemplo, ¿la materia en la burbuja local está distribuida de manera uniforme o agrupada en densos bolsillos rodeados de nada?

“Hay mucha incertidumbre acerca de la fina estructura del medio interestelar; nuestros mapas son bastante toscos“, dijo Harris. “Conocemos los contornos generales de estas nubes, pero no sabemos qué está sucediendo dentro de ellas”.

Los astrónomos tampoco saben mucho sobre el campo magnético de la galaxia. Pero debería dejar una marca en nuestra heliosfera que SHIELDS pueda detectar, comprimiendo la heliopausa de una manera específica en función de su fuerza y ​​orientación.

Finalmente, aprender cómo es nuestra trama actual del espacio interestelar podría ser una guía útil para el futuro (distante). Nuestro sistema solar está atravesando nuestro actual parche de espacio . En unos 50.000 años, estaremos saliendo de la Burbuja Local y hacia quién sabe qué.

“Realmente no sabemos cómo es esa otra nube, y no sabemos qué sucede cuando cruzas un límite hacia esa nube“, dijo Harris. “Hay mucho interés en comprender lo que es probable que experimentemos a medida que nuestro sistema solar hace esa transición”.

No es que nuestro sistema solar no lo haya hecho antes. Durante los últimos cuatro mil millones de años, explica Harris, la Tierra ha atravesado una variedad de entornos interestelares. Es solo que ahora estamos aquí, con las herramientas científicas para documentarlo.

“Solo estamos tratando de comprender nuestro lugar en la galaxia y hacia dónde nos dirigimos en el futuro”, dijo Harris.

La piscicultura en tierra ofrece muchos beneficios tanto para los peces como para el medio ambiente. En las granjas tradicionales en alta mar, los peces son vulnerables a la infestación de piojos de mar y enfermedades infecciosas. Los sistemas de acuicultura terrestres modernos pueden ofrecer productos pesqueros locales en países sin litoral.

Para promover una piscicultura en tierra más extendida , los investigadores están empleando la colaboración internacional , la inteligencia artificial y enfoques analíticos avanzados.

“Noruega tiene una gran experiencia previa en la acuicultura terrestre, ya que gran parte del smolt de salmón que ahora vive en los corrales de red noruegos nació y se crió en tales instalaciones“, dice Roman Netzer, científico investigador sénior de SINTEF.

“El conocimiento que Noruega ha generado en el campo del cultivo de salmón en tierra en sistemas de recirculación de acuicultura (RAS) de última generación durante los últimos 20 años ha sido muy atractivo a nivel internacional, especialmente en relación con el cultivo de otras especies. Las instalaciones terrestres cerradas de este tipo en las que se recircula el agua permiten la producción de pescado en casi cualquier lugar, y no menos cerca del mercado “, dice Netzer.

Un ejemplo de esto es la instalación Fresh Cooperation en Alemania que produce pescado para los clientes locales en Europa central en las llamadas instalaciones de ‘intercambio de agua cero’ (RAS), que funcionan con electricidad de fuentes renovables y utilizan alimentos sostenibles que están libres de componentes de pescado capturado en la naturaleza. Por lo tanto, este tipo de sistema de producción no solo es ecológico, sino que también ayuda a conservar las poblaciones de peces silvestres. Hoy en día, mientras que grandes volúmenes de pescado se transportan por aire a grandes distancias, las instalaciones de RAS ofrecen una alternativa sostenible.

Sin embargo, la piscicultura en tierra no está libre de desafíos. El sector sufre muertes masivas y carne de pescado contaminada con un sabor terroso porque las condiciones biológicas en las instalaciones terrestres son difíciles de controlar y los peces muy jóvenes son sensibles a la mala calidad del agua. En el peor de los casos, muchos miles de smolts pueden morir de forma relativamente repentina, lo que puede generar pérdidas importantes si consideramos las ganancias que podrían generarse con la venta de salmón completamente desarrollado.

La investigación impulsa el desarrollo

El sector asegurador internacional solicita que los operadores realicen mayores esfuerzos para mitigar los problemas derivados de las condiciones biológicas del agua. Esta es la razón por la que un nuevo proyecto de investigación europeo, llamado DigiRAS, está intentando abordar una serie de desafíos relacionados con la piscicultura en tierra. El proyecto está siendo coordinado por SINTEF Ocean y cuenta con la participación de once socios de investigación de cinco países diferentes. Noruega está representada por los socios de investigación de la Universidad Noruega de Ciencias de la Vida (NMBU), el centro de investigación acuícola LetSea, el proveedor de tecnología AKVA Group y SINTEF.

“El proyecto examinará de cerca el cultivo en las instalaciones de RAS de cinco especies de peces”, dice Netzer. “El consorcio del proyecto internacional pretende estudiar las comunidades microbianas tanto que habitan los peces como en el agua de las instalaciones. El objetivo es diseñar estrategias para mejorar la calidad del agua, desarrollar sensores y estudiar el bienestar de los peces utilizando sistemas de cámaras e inteligencia artificial“, indicó.

Microbiología exigente

Un desafío importante relacionado con las instalaciones RAS terrestres en la actualidad es el control adecuado de las condiciones microbianas y la calidad química del agua. También pueden surgir variaciones significativas dentro de una sola instalación. También intervienen varios componentes físicos diferentes, como filtros mecánicos, biofiltros, desgasificadores para la eliminación de CO ₂ y los “tanques” en los que se crían los peces.

“Es por eso que un tratamiento de agua eficaz y unas condiciones microbiológicas estables son fundamentales para una producción responsable y sostenible de estas instalaciones“, explica Netzer.

Como parte del proyecto, se estudiarán las comunidades microbianas tanto dentro de las instalaciones de RAS como las que habitan en la piel y branquias del salmón, la trucha ártica, el besugo, la lubina europea y la Seriola utilizando tecnología de secuenciación genética de próxima y tercera generación.

Los socios industriales del proyecto LetSea, Norwegian Fish Farms Tydal AS, Fresh Cooperation y Andromeda Group están suministrando el pescado para su uso en el proyecto de investigación y proporcionando la infraestructura de su piscifactoría.

“Nuestro objetivo es identificar las especies de bacterias que son importantes para mantener una calidad adecuada del agua y, al mismo tiempo, aquellas que pueden representar una amenaza para la salud de los peces”, dice Netzer. “Este trabajo está siendo dirigido por mi colega de SINTEF Deni Ribičić, quien es un experto en el mapeo de comunidades microbianas en ambientes acuáticos.

Ribičić está trabajando en estrecha colaboración con investigadores de la Universidad de Bielefeld en Alemania, que ofrece experiencia especializada en tecnología de secuenciación y bioinformática “, añade.

Inteligencia artificial y visión artificial que detectan enfermedades y contaminación del agua

El riesgo de muertes masivas es muy grande en las instalaciones de cría de agua de mar. Esto se debe a que el agua de mar contiene sulfato, del cual se puede formar sulfuro de hidrógeno (H ₂ S) altamente tóxico por la actividad de ciertas bacterias que se encuentran comúnmente de forma natural en el agua y las biopelículas. El número y los niveles de actividad de estas bacterias se analizarán utilizando métodos biológicos moleculares, como reacciones en cadena de la polimerasa (PCR) cuantitativas y digitales en tiempo real.

“El H ₂ S, o sulfuro de hidrógeno, se ha destacado repetidamente como la causa de muertes masivas en las instalaciones de RAS”, dice Netzer. “Esto sucede porque actualmente no tenemos un método analítico para identificar el H ₂ S antes de que los peces muestren signos claros de intoxicación, momento en el que generalmente es demasiado tarde para salvarlos”, dice Roman Netzer.

“Por lo tanto, un objetivo clave de este proyecto es diseñar un método que pueda monitorear la formación de toxinas mediante el desarrollo de un sensor portátil que facilite análisis precisos de H ₂ S, incluso de concentraciones ultrabajas, basado en tecnología de nanomateriales. Este trabajo está siendo encabezado por nuestro Compañeros de investigación portugueses del INL en Braga ”, dice el investigador.

El proyecto también empleará sistemas de cámaras subacuáticas para monitorear el comportamiento de los peces. La incomodidad y el estrés generalmente harán que los peces cambien su comportamiento en forma de patrones de natación diferentes o desviaciones en las frecuencias de batir branquias y / o cola.

“Mi colega de investigación Bjarne Kvæstad ha construido un sistema de cámara submarina para monitorear el comportamiento de los peces”, dice Netzer. “Mediante el uso de inteligencia artificial, esperamos identificar las primeras indicaciones de cambio de comportamiento en respuesta al empeoramiento de las condiciones ambientales“, dice.

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El objetivo es desarrollar un sistema de alerta temprana que envíe una alerta en respuesta a los cambios en la calidad del agua antes de que los peces resulten dañados. Los investigadores esperan que la inteligencia artificial les permita ver en una etapa temprana si los peces están sufriendo molestias debido a causas como la intoxicación por sulfuros. Ya se han desarrollado y probado algoritmos similares en corrales de salmón tradicionales y ahora se utilizarán para monitorear peces en instalaciones RAS cerradas.

Netzer agrega que, en su mayor parte, los peces experimentan buenas condiciones de bienestar en tales instalaciones, sobre todo porque están libres de parásitos como los piojos, así como de algas tóxicas que pueden afectar a los peces de cultivo tradicionales. También viven en un entorno donde la calidad del agua se adapta a sus necesidades. La salud de los peces también será estudiada por investigadores de la Universidad de Patras en Grecia.

Eliminando las manchas terrosas

Otro problema es que el pescado que se mantiene en instalaciones RAS en tierra hasta el momento del sacrificio a menudo desarrolla carne contaminada con un sabor terroso (el llamado sabor desagradable), que es inaceptable para el mercado. Esto a menudo significa que los peces tienen que permanecer durante varias semanas antes del sacrificio en un tanque de flujo continuo para ‘depuración’, lo que aumenta significativamente los costos de producción. El problema es mayor en especies con alto contenido de grasa, como la salchicha ártica, la trucha y Según Netzer, los investigadores están convencidos de que también podrán resolver este problema diseñando nuevos métodos de tratamiento de agua en colaboración con un experto en tratamiento de agua de la Universidad LUT en Finlandia.

Ideal para sistemas de producción combinados

Otra ventaja de las instalaciones cerradas de piscicultura es que los residuos generados se pueden utilizar como fertilizante en los denominados sistemas de acuaponía, que involucran una combinación de acuicultura e hidroponía, o en el cultivo de nuevos biorecursos como gusanos de cerdas, pepinos de mar, mariscos o algas marinas.

“Ya tenemos ejemplos de cómo se pueden combinar el cultivo de peces y la producción de hortalizas“, dice Netzer. “Se trata de una producción de alimentos eficiente y una explotación eficaz de los recursos en la práctica, y es un concepto que se explorará como parte de un proyecto hermano llamado Sidestreams”, dice.

Big Data

El proyecto DigiRAS generará grandes volúmenes y una amplia variedad de datos, desde datos sobre la calidad del agua hasta secuencias de ADN y videos. La NMBU encabezará el trabajo para recopilar estos datos y garantizar que la piscicultura en las instalaciones de RAS se pueda digitalizar de manera óptima para mejorar el control operativo. Aquí es donde el socio del proyecto AKVA Group tendrá un papel importante que desempeñar, ya que esta empresa se especializa en tecnologías de acuicultura y experiencia relacionada.

Publicada por| @enzodelahoz

¿Tu adorable cachorro es tan malo para el planeta como un auto devorador de gasolina?

Si bien la huella de carbono precisa de nuestras mascotas es la fuente de debate científico, una cosa se está volviendo cada vez más clara: adorables, pueden ser, los gatos y los perros tienen un impacto en el planeta.

En su libro de 2009 “¿Hora de comerse el perro?”, Brenda y Robert Vale provocaron enojo entre los dueños de mascotas por decir que la carne que comía un compañero canino promedio tenía el doble de huella de carbono que conducir un SUV 10,000 kilómetros.

Una década después, aún no se conoce el veredicto sobre el impacto planetario vinculado a las dietas de perros y gatos. “No tengo nada en contra de las mascotas“, dijo Gregory Okin, profesor del Instituto de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la Universidad de California.

“Sé que aportan mucho bien a las personas, tanto a los animales de trabajo como a los animales de compañía . “Pero creo que las personas que quieren tomar decisiones informadas deben tener la información disponible“, dijo a la AFP.

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En un estudio de 2017, Okin estimó que los 160 millones de gatos y perros domésticos en los EE. UU. Eran responsables de entre el 25 y el 30 por ciento del impacto ambiental de la carne consumida en ese país.

Eso es 64 millones de toneladas de C02, equivalente a las emisiones anuales de 13 millones de automóviles de gasolina o diésel.

En tanto Kelly Swanson, profesora de nutrición animal en la Universidad de Illinois, cuestiona los hallazgos de ese estudio y dice que los cálculos se basaron en “muchas suposiciones inexactas“.

“Debido a que la mayoría de los alimentos para mascotas se basan en productos secundarios de la industria alimentaria humana , especialmente los ingredientes que son de origen animal, los costos ambientales de esos ingredientes no son los mismos que los que consumen los humanos”, dijo a la AFP

Entonces, ¿Qué pueden hacer los amantes de los animales con conciencia ambiental para mitigar el daño causado por sus amigos peludos?

Okin sugiere considerar otras especies de animales para tener como mascotas, como hámsteres o pájaros.

“Tal vez desde el punto de vista ecológico de las huellas de las patas, todos deberían tener un lagarto o una araña grande” en lugar de un perro, dijo Martens.

“Pero si no quiere tener una huella ecológica, no tenga una mascota”.

Una solución para los animales y el planeta sería reducir o diversificar la proteína en su dieta.

Varios productores de alimentos secos ya usan insectos en sus croquetas, aunque todavía existe un debate sobre los méritos ambientales de varios alimentos de origen animal y su producción.

Un radiotelescopio ubicado en el interior de Australia Occidental ha observado un fenómeno cósmico con un parecido sorprendente con una medusa.

Publicado hoy en el Astrophysical Journal , un equipo australiano-italiano utilizó el telescopio Murchison Widefield Array (MWA) para observar un cúmulo de galaxias conocido como Abell 2877.

Autor principal y Ph.D. El candidato Torrance Hodgson, del nodo de la Universidad Curtin del Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía (ICRAR) en Perth, dijo que el equipo observó el cúmulo durante 12 horas en cinco frecuencias de radio entre 87,5 y 215,5 megahertz.

“Observamos los datos y, cuando bajamos la frecuencia, vimos que una estructura fantasmal parecida a una medusa comenzaba a emerger“, dijo.

“Esta radio medusa tiene una especie de récord mundial. Si bien es brillante en las frecuencias de radio FM regulares, a 200 MHz la emisión casi desaparece.

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“No se ha observado que ninguna otra emisión extragaláctica como esta desaparezca tan rápidamente”.

Este espectro excepcionalmente empinado ha sido un desafío de explicar. “Hemos tenido que emprender algo de arqueología cósmica para comprender la historia de fondo antigua de las medusas“, dijo Hodgson.

“Nuestra teoría de trabajo es que hace unos 2 mil millones de años, un puñado de agujeros negros supermasivos de múltiples galaxias arrojaron poderosos chorros de plasma. Este plasma se desvaneció, se quedó en silencio y permaneció inactivo.

Astronomers see a ‘Space Jellyfish’ from ICRAR on Vimeo.

“Entonces, muy recientemente, sucedieron dos cosas: el plasma comenzó a mezclarse al mismo tiempo que ondas de choque muy suaves pasaron a través del sistema.

“Esto ha vuelto a encender brevemente el plasma, iluminando las medusas y sus tentáculos para que las veamos”.

La medusa tiene más de un tercio del diámetro de la Luna cuando se observa desde la Tierra, pero solo se puede ver con radiotelescopios de baja frecuencia .

“La mayoría de los radiotelescopios no pueden lograr observaciones tan bajas debido a su diseño o ubicación“, dijo Hodgson.

El MWA, un precursor del Square Kilometer Array (SKA), está ubicado en el Observatorio de Radioastronomía Murchison de CSIRO en la remota Australia Occidental.

El sitio ha sido elegido para albergar las antenas de baja frecuencia para el SKA, y la construcción está programada para comenzar en menos de un año.

El profesor Johnston-Hollitt, supervisor y coautor del Sr. Hodgson, dijo que el SKA nos brindará una vista incomparable del Universo de baja frecuencia.

“El SKA será miles de veces más sensible y tendrá una resolución mucho mejor que el MWA, por lo que puede haber muchas otras medusas de radio misteriosas esperando ser descubiertas una vez que esté operativa.

“Estamos a punto de construir un instrumento para hacer una película de alta resolución y velocidad de fotogramas rápida del Universo de radio en evolución. Nos mostrará desde las primeras estrellas y galaxias hasta el día de hoy”, dijo.

“Descubrimientos como el de las medusas solo dan pistas de lo que está por venir, es un momento emocionante para cualquiera que busque respuestas a preguntas fundamentales sobre el cosmos”.