jueves, 15 de febrero de 2018

Un satélite desvela en directo el secreto de las auroras pulsantes

Después de décadas de investigación, científicos japoneses han logrado observar la cadena de eventos que originan las auroras que imiten luz pulsante en las regiones polares. 
Con la ayuda del satélite ERG se ha comprobado que unas ondas electromagnéticas, llamadas ondas de coro, dispersan a los electrones atrapados en la magnetosfera, que acaban precipitándose en la atmósfera iluminando el cielo de forma intermitente.



El satélite ERG observó las ondas de coro y los electrones, que precipitan en la atmósfera generando la iluminación auroral. En esta ilustración el norte y sur de la Tierra están, respectivamente, a la izquierda y la derecha. / ERG science team


Las auroras pulsantes se denominan así porque se iluminan de forma intermitente en las regiones polares, a diferencia de las otras auroras polares (boreales o australes) que producen vistosos arcos fijos de luz en el cielo.
Las denominadas ondas de coro dispersan los electrones, que se precipitan en la atmósfera, generando la luz intermitente de estas auroras
Ambas se producen por el choque de partículas energéticas, básicamente electrones, contra los atómos y moléculas de la atmósfera terrestre, pero en el caso de las auroras polares 'constantes' es el viento solar quien trae los electrones hasta la magnetosfera, mientras que en las pulsantes se pueden activar en cualquier momento por un mecanismo que los científicos llevan tratando de desentrañar desde hace décadas.
Ahora, investigadores japoneses han descubierto el origen de las emisiones parpadeantes de luz de estas misteriosas auroras pulsantes, que durante unos instantes iluminan decenas o centenares de kilómetros en las latitudes altas de la Tierra a unos 100 km de altura. El estudio se publica esta semana en la revista Nature.
"Lo que ocurre es que un tipo de ondas electromagnéticas que se propagan casi paralelas al campo geomagnético, denominadas ondas de coro, dispersan los electrones y estos acaban precipitándose en la atmósfera superior produciendo estas auroras", explica a Sinc el autor principal, Satoshi Kasahara, de la Universidad de Tokio. "Además, las ondas de coro acrecientan y decaen la liberación intermitente de electrones, dando como resultado la pulsación auroral".


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El satélite japonés Arase se colocó en un lugar estratégico para analizar el fenómeno auroral del 27 de marzo de 2017. / Allison N. Jaynes-Nature

Hasta ahora, no se había conseguido ninguna observación directa de este fenómeno, pero los investigadores lo han logrado gracias al satélite Arase (oficialmente conocido como ERG, Exploration of energization and Radiation in Geospace), que se colocó en la línea de campo magnético adecuada durante una tormenta auroral real, ocurrida el 27 de marzo de 2017.
De esta forma, han observado que los electrones atrapados en la magnetosfera terrestre se desplazan a lo largo de las líneas del campo magnético. Cuando estas partículas interactúan con las ondas de coro (situadas en la región ecuatorial de la magnetosfera), pueden descender por la atmósfera de la Tierra y producir la luz auroral.
 
También en auroras de Júpiter y Saturno
Según los autores, este proceso puede producirse en auroras de otros planetas del sistema solar, como Júpiter y Saturno, donde también se han detectado ondas de coro.
"Las observaciones previas de los electrones que causan estas auroras se llevaron a cabo a bajas altitudes (inferiores a 1000 km), donde se pueden ver los resultados de la dispersión de electrones, pero no comprender la causa del fenómeno", dice Kasahara. "Sin embargo, la clave estaba en observar la dinámica del plasma en la magnetosfera, muy lejos de la Tierra (aproximadamente a uno 30.000 km de altitud), donde hemos trabajado en nuestro caso" 
"El problema más importante ahora es conocer por qué las ondas de coro repiten ese impulso y freno del proceso", concluye Kasahara, que aunque ha visto muchas auroras pulsantes a través captadas por cámaras, está deseando ver una con sus propios ojos.


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martes, 13 de febrero de 2018

Sac Actun, la cueva inundada más grande del mundo

El equipo de expedición encabezado por Robert Schmittner, logró conectar dos de los sistemas de cuevas subacuáticas más grandes del mundo, es decir, Sac Actun (263 kilómetros) y Dos Ojos en Tulum (83 kilómetros).

México, Conacyt / ciberpasquinero

La tecnología de última generación en investigación subacuática ha permitido la identificación de espacios de gran valía cultural bajo el agua en nuestro país. Tal es el caso de Sac Actun, la cueva inundada más grande del mundo, que forma parte del llamado Gran Acuífero Maya, proyecto de investigación orientado a realizar un mapeo subterráneo de Chichén Itzá —patrimonio cultural de la humanidad desde 1988.

1-HEAD_cueva1202-1.jpg© Herbert Meyrl / Proyecto GAM

El pasado 10 de enero, luego de 10 meses de exploración, el equipo de expedición encabezado por Robert Schmittner, responsable de exploración subacuática, logró conectar dos de los sistemas de cuevas subacuáticas más grandes del mundo, es decir, Sac Actun (263 kilómetros) y Dos Ojos en Tulum (83 kilómetros).

Con dicho hallazgo, Sac Actun, por ser la cueva inundada de mayor tamaño, absorbió a Dos Ojos, la cual dejará de existir para formar parte de Sac Actun, cuya extensión de 347 kilómetros la pone en la cima del conteo de las cavernas inundadas más extensas del planeta.

Guillermo de Anda Alanís, investigador del Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH) y director del proyecto Gran Acuífero Maya, explicó que la conexión de ambos sistemas (Sac Actun y Dos Ojos) derivó de muchos años de exploración subacuática que implicó tanto recorridos subacuáticos como expediciones en tierra.

"En esta zona, hace poco más de 30 años comenzaron las exploraciones de sus grandes sistemas de cuevas —tuve la suerte de presenciarlo—, en un principio se pensaba que habría cerca de 100 cenotes en todas las cuevas y que la distancia sería de 500, tal vez 600 metros en algunos de estos sistemas (…) Pero poco a poco se documentó que se trataba de sistemas mucho más extensos y complejos; incluso ahora sabemos que son de las cuevas más laberínticas del mundo", precisó el investigador.

De manera simultánea al proceso de descubrimiento y documentación de los sistemas de cuevas inundadas de la región, los investigadores participantes en el proyecto identificaron también su gran riqueza cultural gracias a la cantidad de vestigios arqueológicos que en ellas se encontraron.

1-buzo1218.jpgCómo se descubrió la cueva inundada más grande del mundo en México - Foto Cortesía Kadu Pinheiro.

Uno de los primeros y más importantes tuvo lugar en 1985, cuando descubrieron —dentro de una de las cuevas del sistema Aktun Ha— una hoguera prehistórica con carbón, porque permitió entender la presencia de hombres tempranos cuando las cuevas estaban secas, hace 10 o 12 mil años.

Un proceso manual 

Guillermo de Anda Alanís, que también forma parte del equipo de exploradores de National Geographic, explicó que aun cuando cuentan con tecnología de punta para llevar a cabo sus tareas de investigación, el mapeo fino de las cuevas es un proceso que se realiza a mano.

"La dinámica básicamente consiste en sumergirnos en la cueva e ir tendiendo una línea a lo largo de nuestro recorrido; esa línea está anudada y, de regreso, desde el punto más lejano de penetración que hayamos alcanzado, contamos los nudos para medir qué tanto entramos".

Pero no solo cuentan los nudos de esa línea, sino que van midiendo los cambios en los ángulos de la línea con una brújula, datos que sirven como base para marcar un primer croquis de la cueva. Luego de realizar un primer dibujo, lo perfeccionan con base en sistemas de computación para crear los mapas.

Para retomar los recorridos, una vez que se ha llegado a distancias muy largas, es necesario realizar recorridos a pie por la selva para buscar accesos cercanos al punto donde se detuvo la inserción; una vez que los encuentran, son utilizados por los investigadores para retomar el 
1-national1218.jpgGuillermo de Anda - Foto Karla Ortega
mapeo desde ese punto, ya que muchas veces el gas respirable que utilizan -aire comprimido o aire enriquecido con oxígeno y helio- no alcanza para distancias tan largas aun cuando lleven reservas.

Tecnología de vanguardia para conocer el pasado 

No obstante al trabajo manual para caracterizar el Gran Acuífero Maya, también se hace uso de tecnología de punta a la cual el proyecto tiene acceso gracias al acuerdo de colaboración que tienen con National Geographic, y entre ella se encuentra un software de modelación desarrollado por Corey Jaskolski, asesor de innovación tecnológica, exclusivamente para este proyecto.

El investigador explicó que el software desarrollado por Jaskolski se utiliza para realizar barrido fino en zonas muy específicas de la cueva, como aquellas que son muy extensas. Dicha tecnología trabaja con base en la toma de fotografías, para lo cual el equipo de investigación cuenta con cámaras de muy alta calidad —calibradas de manera especial para que sean compatibles con el software— y durante los recorridos toman grandes números de fotografías, tratando de abarcar todos los ángulos de las rutas, para que esas imágenes posteriormente sean procesadas en el programa.

En el software, gracias al algoritmo que fue desarrollado, las fotografías se perfeccionan y crea modelos en tercera dimensión. "Dichos modelos son reproducibles físicamente y lo estamos haciendo de ese modo, precisamente con miras a crear un modelo a escala del Gran Acuífero Maya, pero también de algunos de los vestigios arqueológicos más importantes que en él se encuentran".

El sonido al servicio de la obtención de imágenes

De igual forma, durante este proyecto se ha utilizado un sonar de barrido lateral instalado en un kayak; este equipo se utiliza para mapear cenotes donde las condiciones propias del ambiente impiden la visibilidad. "En el Gran Cenote de Chichén Itzá utilizamos esta tecnología, donde el kayak dio vueltas de manera constante alrededor del cenote y al mismo tiempo el sonar de barrido lateral capturaba imágenes"; la herramienta ha contribuido a la identificación de dos importantes cavernas al interior de dos cenotes: El Sagrado y El Xtoloc.

El sonar también ha sido modificado tecnológicamente para que sea capaz de detectar una serie de anomalías en las cavernas, donde se sabe que existe interferencia (ramas y otros elementos naturales que han caído al agua) para que sea capaz de identificar estas y no confunda algunas cosas con otras.

1-corey1218.jpgCorey Jaskolski prepara escáner para registro 3D de El Castillo de Chichén Itzá - Crédito Karla Ortega / Proyecto Gran Acuífero Maya.

En busca de agua subterránea

Otra herramienta de la que se echa mano son radares de penetración que, aun cuando no pueden sumergirse en el agua, sirven para detectarla debajo de la tierra, lo que los hace útiles durante los recorridos a pie en busca de puntos de acceso a los acuíferos para retomar recorridos de caracterización previos.

Las antenas de estos radares de penetración han tenido incluso que sufrir adecuaciones que les permitan operar de manera óptima en las condiciones de la región que exploran, en este caso la selva.

Escáner de tercera dimensión

El último gran elemento tecnológico que se ha utilizado son escáneres de tercera dimensión que realizan barridos de 360 grados y que han permitido, a través de un programa piloto en la cueva de Balankanché en Chichén Itzá —cuyo trabajo está a punto de concluir—, obtener un modelo muy nítido de la cueva en tercera dimensión.


lunes, 12 de febrero de 2018

Jalisco sustentable con tecnologías para el ambiente

Proyectos basados en sensores inalámbricos que miden temperatura y humedad en suelo de los árboles del campus y zona metropolitana de Guadalajara.



Zapopan, Conacyt / ciberpasquinero

La importancia de la humedad del suelo en el crecimiento de las plantas y árboles tiene un papel importante en la realización de la fotosíntesis. Cuando no hay suficiente humedad hay limitación en este procedimiento y el árbol no puede absorber dióxido de carbono, el cual es necesario para mantener activo el curso.
Especialistas del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occidente (ITESO, Universidad Jesuita de Guadalajara) han desarrollado una serie de proyectos basados en sensores inalámbricos que miden temperatura y humedad en suelo de los árboles del campus y zona metropolitana de Guadalajara, así como la construcción de espacios multiusos a base de botellas de PET (tereftalato de polietileno) en un centro comunitario de Jalisco. Los trabajos se derivan de los Proyectos de Aplicación Profesional (PAP) que encabeza el ITESO y buscan medir la calidad del aire.
Luis Eduardo Pérez Bernal, investigador perteneciente al Departamento de Electrónica, Sistemas e Informática, y Raúl Díaz Padilla, del Departamento de Hábitat y Desarrollo Urbano, líderes de cada proyecto, respectivamente, comentaron la importancia de estas iniciativas para la integración de la sociedad y de las entidades gubernamentales en los temas ambientales y de sustentabilidad, que conlleven a una mayor concienciación y mejor toma de decisiones.
El proyecto de Aplicación Profesional Vida digital derivó en la instalación de una red de sensores inalámbricos, que miden temperatura y humedad de los árboles del ITESO y del Bosque de la Primavera en la zona metropolitana de Guadalajara. 
El objetivo es generar una fuente de datos que sirva como herramienta para la toma de decisiones en materia de políticas públicas que involucren el cuidado de los ecosistemas.

Sustentabilidad
La idea de este proyecto se inspira en el tema ambiental y de sustentabilidad y se contextualiza en las ciudades inteligentes, así como en los llamados Living Labs, donde el ITESO es reconocido formalmente por el gobierno de Jalisco como un Living Lab estatal. 
"¿Qué significa un Living Lab? Que puedes hacer pruebas de conceptos, de lo que tú crees y en este caso creemos que una red formada inalámbricamente por sensores y complementado con el internet de las cosas hace que podamos recolectar toda esa información, presentarla y dársela a quien pueda ser de utilidad, como es en este caso el tema de sustentabilidad para la misma universidad", comentó Luis Eduardo Pérez.
A través de la implementación de esta tecnología no solo se puede medir la temperatura y humedad, también variables como ozono, dióxido de carbono (CO2), oxígeno y otras partículas suspendidas en el aire, por lo que también puede medirse la calidad del aire de la zona.
De acuerdo con el especialista, a través de esas mediciones el equipo encargado de la infraestructura de la universidad y de los árboles identifica si los ejemplares están en buenas condiciones y así tomar las medidas necesarias para abordar la problemática específica que se presente.

Calidad del agua
"Además, en la universidad tenemos una planta de tratamiento de agua que se reutiliza para el riego de los árboles, y ahí también contamos con sensores que permiten medir la calidad del agua", explicó.
Se busca la expansión de este trabajo a otras áreas, donde especialistas en el área ambiental y de química se han dado a la tarea de utilizar técnicas y herramientas para regenerar el suelo y hacer que, por ende, haya una regeneración de plantas en las zonas estudiadas.


Botellas PET para construcciones sustentables
Por otro lado, "Regeneración Social del Espacio Público" es un proyecto que proviene también del programa de Proyectos de Aplicación Profesional que tiene el ITESO y desde el cual se acompaña, en colaboración con el Voluntariado Estamos Contigo A. C., al Centro Comunitario del Sagrado Corazón de Jesús.
Dicho centro comunitario está localizado en la Mesa de los Ocotes, una colonia informal de asentamiento irregular de los años setenta.
Raúl Díaz Padilla, doctor en urbanismo e investigador del Departamento de Hábitat y Desarrollo Urbano, encabeza este proyecto que tiene como objetivo fortalecer la organización social de los habitantes a través de la participación en el desarrollo de proyectos de intervención espacial y la autogestión de sus propios espacios con la construcción de edificaciones a base de tierra vertida y botellas de PET.
El trabajo de autoconstrucción lleva cuatro años de vigencia y con esta técnica se han logrado levantar cinco espacios de uso múltiple con cuatro edificaciones más en puerta.
Para llevar a cabo el llenado de botellas usadas para la construcción se utiliza un método llamado "tierra vertida", el cual fue desarrollado por Humberto Macías Hernández, cuando cursaba la maestría en ciudad y espacio público sustentable, lo que hace más eficiente el tiempo de construcción.
"El proceso consiste en mezclar arena, agua y cal y con esos elementos se logra hacer una especie de cemento con el que rellenamos el plástico. Esa fórmula nos permite que las botellas tengan una dureza suficiente para ser utilizada como material para la construcción", explicó Raúl Díaz.