¿Otra Tierra? Que siempre no...

Es casi inevitable: los medios de comunicación de masas tratan los hallazgos científicos como si fueran noticias. El tono típico de la noticia científica (hay excepciones, claro) es triunfalista, celebratorio y sobre todo, acrítico. Se anuncian grandes descubrimientos repentinos e impepinables. No se toma en cuenta que cuando un equipo de investigadores publica un artículo, la investigación que se reporta lleva en marcha mucho tiempo. Tampoco se menciona que un artículo científico no anuncia verdades absolutas, sino que propone resultados tentativos que se ponen a consideración de una comunidad muy exigente. Esa comunidad analizará despiadadamente el artículo y le aplicará pruebas mortíferas. Si la propuesta sobrevive a estas críticas, se aceptará provisionalmente como resultado científico "comprobado"; pero las pruebas también toman tiempo. Nada de eso se refleja en la imagen de la ciencia que proyectan los medios de comunicación.

Y por eso es posible que usted se haya enterado hace dos semanas de que un equipo de astrónomos estadounidenses descubrió un planeta parecido a la Tierra girando alrededor de la estrella Gliese 581, que se encuentra a unos 20 años-luz de distancia en la dirección de la constelación de Libra, pero es poco probable que sepa que a los pocos días un equipo europeo puso en tela de juicio este resultado en un congreso sobre exoplanetas que se llevó a cabo en Turín.

Gliese 581 ya había dado de qué hablar a los buscadores de planetas extrasolares: se le han encontrado cuatro objetos de tamaños planetarios girando a su alrededor. Los planetas por lo general son pequeños comparados con sus estrellas. Añádase a esto que hasta la estrella más cercana nos queda muy lejos y que los planetas no brillan por luz propia. El resultado es que no podemos ver directamente los planetas que puedan estar girando alrededor de otras estrellas. El método de detección de exoplanetas que hasta hoy ha dado más frutos consiste en tomar en cuenta que la fuerza de gravedad entre dos objetos es mutua: la estrella madre atrae a sus planetas y los mantiene pegados a sus faldas, sí, pero los planetas también atraen a la estrella como niños dándole tirones a la falda de su madre para llamarle la atención. Estos tirones se manifiestan en el movimiento de la estrella, que se bambolea ligeramente al pasar sus planetas ora de un lado, ora del otro. El bamboleo es apenas perceptible, y muy difícil de medir. Tanto, que apenas en 1995 se prefeccionó una técnica para detectarlo por medio de análisis con computadora. La técnica es de Michel Mayor y Didier Queloz, del Observatorio de Ginebra, Suiza. Mayor y Queloz detectaron el primer exoplaneta del que se tuviera certeza en 1995. Con esa misma técnica --y años y años de mediciones-- se detectaron los cuatro planetas que se le conocen a Gliese 581.

El equipo de Steven Vogt, de la Universidad de California en Santa Cruz, anunció el 29 de septiembre que había detectado un quinto planeta en la familia de esta prolífica estrella. Para detectarlo usaron datos propios obtenidos a lo largo de 11 años, así como datos de un consorcio europeo de instituciones de investigación que se dedica a detectar exoplanetas y que ofrece sus datos a otros investigadores. Lo interesante del planeta, al que Vogt y sus colaboradores llamaron Gliese 581g, es que, a diferencia de la mayoría de los exoplanetas descubiertos hasta hoy, éste no es una gigantesca bola de gases parecida a Júpiter, sino (al parecer) una bola de roca comparable con la Tierra. No es el primer planeta extrasolar que se descubre con una masa parecida a la de nuestro planeta, pero sí el primero que, por su distancia a la estrella madre, podría albergar agua en estado líquido. Se dice que el planeta se encuentra en la zona de Ricitos de Oro de su estrella: la franja dentro de la cual las temperaturas no son ni muy bajas y ni muy altas, sino justo las apropiadas para que haya agua líquida.

Esto no quiere decir que sepamos con certeza ni el tamaño del planeta, ni si tiene agua en realidad; pero los datos que arrojan (tentativamente) las mediciones y los cálculos de Vogt y sus colaboradores sugieren que podría ser del tamaño y la temperatura adecuada; y eso alienta las esperanzas de que pueda también albergar vida. Los exobiólogos (que estudian la posibilidad de vida en otros planetas) se pusieron muy contentos. Mi amiga Antígona Segura, exobióloga del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, me contó en comunicación facebookera que estaba escribiendo un programa de computadora para simular la posible atmósfera del nuevo planeta.

Falta, claro está, que el dichoso planeta exista...

Pero hace unos días, en una reunión de astrofísica, el astrónomo Francesco Pepe, del Observatorio de Ginebra (y miembro del consorcio europeo cuyos datos usaron Vogt y sus amigos en sus cálculos), informó que su equipo no ve rastros del quinto planeta de Gliese 581 en su propio análisis de sus datos. Francesco Pepe tiene el cuidado de señalar que esto no necesariamente significa que no exista el planeta, sólo que no es evidente que sí existe. Un miembro del equipo de Vogt comenta que hace falta más precisión en los datos y que el debate podría zanjarse en un par de años.

Nótese que el desmentido del equipo europeo no pone en vergüenza al equipo estadounidense. En la ciencia lo más común es errar, pero no se yerra por incompetencia ni por descuido, sino simplemente porque extraer certezas de la naturaleza es sumamente difícil. Vogt y sus compañeros publicaron una sugerencia, no una afirmación, para que sus colegas la criticaran. Sus colegas la han criticado, y la encuentran poco convincente. Así es este juego. Aún puede ser que el planeta aparezca con toda claridad en el futuro, pero si es así, puede que los medios de comunicación no nos lo comuniquen: Gliese 581g ya no será noticia.

Y hablando de cosas que son noticia por no aparecer: un equipo de cerca de 3000 investigadores asociados al Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) acaba de anunciar que no han encontrado quarks en estados excitados con el Gran Colisionador de Hadrones. ¡Felicidades! El acelerador del Fermilab, competidor del LHC, tampoco los había encontrado, pero no tan bien como el acelerador europeo, que no los ha encontrado con mucha seguridad. Ya he hablado en estas páginas de los experimentos científicos que dan información por no encontrar nada (la página en blanco es muy elocuente en la ciencia). En este caso, el que no haya quarks en estados excitados confirma un aspecto de la teoría conocida como modelo estándar. El model estándar es la teoría de las partículas y las fuerzas fundamentales, una parada importantísima en el camino hacia una teoría de todo. En el modelo estándar los quarks son puntos de materia. Como son puntos, no pueden absorber ni emitir otras partículas; es decir, no pueden encontrarse en estados excitados como los átomos, que adquieren energía cuando absorben luz y la pierden cuando emiten luz. Si no aparecen quarks excitados donde deberían, quiere decir que los quarks, en efecto, son puntos y por lo tanto son partículas elementales que no están formadas de partículas más pequeñas. Felicidades, de verdad...

Pista de patinaje para electrones: premio Nobel de física 2010

Por los corredores de silicio de los circuitos de las computadoras, las cámaras digitales, los iPods y otros aparatos electrónicos complicados fluyen electrones como coches en las calles de una ciudad, ora frenando, ora reanudando la marcha. Sus movimientos controlados se combinan y el resultado es el funcionamiento del aparato, el pulso colectivo y fecundo de la ciudad en marcha. Pero cuanto más estrechas son las calles y más pequeña la ciudad, más dificultoso es el flujo. La tecnología del silicio está llegando a sus límites de miniaturización y eficiencia.

Desde hace muchos años los físicos andan en pos de otros materiales con propiedades parecidas a las del silicio, pero que lo superen en eficacia. Se han probado semiconductores orgánicos, así como "nanotubos" (cilindros de átomos de carbono millones de veces más delgados que un pelo), aunque el material ideal sería una placa perfectamente plana, porque los cálculos indican que en un material así los electrones podrían fluir con una libertad imposible en los materiales tridimensionales, pero de manera controlable como en los semiconductores tradicionales. Imagínense las calles de su ciudad preferida transformadas en pistas de patinaje sobre hielo: adiós tráfico, adiós tumulto y aglomeración. Semejante material, ¡ay de mí!, no existe más que en la imaginación de los físicos teóricos. O más bien sí: el grafito común que se usa para fabricar lápices tiene una estructura de pastel mil hojas y cada hoja es una capa de átomos de carbono unidos en hexágonos como un mosaico. Una capa de grafito funcionaría como pista de patinaje para electrones, pero hasta 2004 todo el mundo pensaba que, si se lograra desprender del grafito una película de un solo átomo de espesor (material hipotético que desde 1987 se llamaba grafeno), ésta se enrollaría o formaría pelotitas llamadas fullerenos, es decir, estructuras tridimensionales. Pero no había forma de saberlo, porque, por más que lo intentaban varios grupos de investigación, nadie podía obtener capas así de delgadas.

En 2004, Andre Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester, y sus colaboradores obtuvieron hojuelas de grafeno básicamente usando cinta adhesiva, para sorpresa de sus rivales, que buscaban lograrlo con métodos más elaborados. Los investigadores publicaron su método, así como las primeras mediciones de las propiedades electrónicas de este material ultradelgado, en un artículo en la revista Science. En muy poco tiempo otros investigadores confirmaron los resultados del equipo de Geim y Novoselov e idearon experimentos para explorar las posibles aplicaciones del nuevo material. Tan rápido cundió el interés en el grafeno, y tantas investigaciones inspiró el descubrimiento del equipo de Manchester, que para 2009 Geim sintió la necesidad de reunir en un solo artículo todo lo que se había hecho hasta entonces. El investigador escribió una monografía para ayudar a los recién llegados a adentrarse en el tema y contribuir a darle cohesión al nuevo campo de investigación. Hace unos días la Real Academia Sueca de Ciencias decidió darles el premio Nobel de física 2010 a Geim y Novoselov.

El grafeno tiene propiedades que en los materiales tridimensionales son contrarias: es flexible como el plástico, pero más resistente que el diamante; es buen conductor de la electricidad como los metales, pero transparente como el vidrio. Los buenos conductores contienen muchos electrones que pueden moverse con relativa libertad en el material, a diferencia de los aislantes, cuyos electrones están atrapados en sus átomos y no se pueden desplazar. Los electrones casi libres de un conductor absorben o reflejan la luz que incide sobre ellos y por eso los buenos conductores de electricidad, como los metales, tienden a ser opacos y reflejantes). Las aplicaciones tampoco se han hecho esperar, aunque están en la etapa de prototipos: la compañía IBM fabricó un transistor ultrarrápido de grafeno y Samsung, de Corea, desarrolló una pantalla sensible al tacto. Otros han ideado dispositivos experimentales para probar ciertos aspectos de la mecánica cuántica relativista (la física de los electrones rapidísimos y otras partículas veloces) con grafeno.

El premio Nobel de física se suele otorgar por investigaciones teóricas novedosas que se hayan confirmado espectacularmente o investigaciones experimentales cuyas aplicaciones ya estén disponibles. El caso de Geim y Novoselov no es ni de un tipo ni del otro. Aunque las aplicaciones aún no estén en el mercado, empero, el descubrimiento ha sido tan fecundo en investigaciones nuevas que la comunidad física concede unánimemente que el premio es bien merecido.

Andre Geim ya se había hecho acreedor a otro codiciado reconocimiento internacional: en el año 2000 ganó el premio Ig Nobel de física junto con su colaborador, Sir Michael Berry, por hacer levitar una rana viva con imanes (el experimento formaba parte de una interesante investigación sobre el magnetismo). Geim es el primer individuo que ha ganado tanto un Ig Nobel como un Nobel.

Moho, tráfico, dolor y palabrotas: Ig Nobel 2010

La fecha más esperada del calendario de la ciencia llegó ayer: la entrega de los Premios Ig Nobel, organizada por el matemático Marc Abrahams desde 1991. Cada año, a principios de octubre (o fines de septiembre en esta ocasión), Abrahams convierte el escenario del teatro Sanders de la Universidad Harvard en un carnaval por el que desfilan personajes insólitos como la linterna humana (un hombre muy mayor en ropa interior y pintado de dorado que alumbra el escenario con una linterna de pilas), el rey y la reina de las albóndigas suecas (en alusión de los reyes de Suecia, que entregan los premios Nobel) y un montón de premios Nobel legítimos, encargados de entregar los Ig Nobel a los afortunados ganadores. Los premios Ig Nobel se otorgan por investigaciones "que primero hacen reír y luego hacen pensar", es decir, investigaciones científicas genuinas publicadas en revistas especializadas, pero cuyo objeto puede mover a risa. El año pasado, por ejemplo, el premio Ig Nobel de química fue para el equipo de Miguel Apátiga, del campus Juriquilla de la UNAM, por usar tequila como materia prima para fabricar una película de diamante artificial.

Este año las investigaciones insólitas también estuvieron a la orden del día. El premio Ig Nobel de la paz les tocó en suerte a Richard Stephens y su equipo, de la Universidad de Keele, Reino Unido, por demostrar que proferir palabrotas sirve para aliviar el dolor y el malestar. Stephens y sus colaboradores pusieron a unos voluntarios a meter las manos en agua muy fría. En una etapa del experimento se pidió a los participantes repetir su maldición preferida tantas veces como quisieran; en otra sólo se les permitieron expresiones socialmente aceptables. En un artículo publicado en la revista NeuroReport en julio de 2009, Stephens y compañía informan que los participantes soportaron mejor la tortura profiriendo palabrotas (aguantaron 40 segundos más, en promedio, y reportaron menos dolor que cuando sólo usaron palabras que no horrorizarían a su abuelita). El equipo de investigadores (y sus antecesores, en estudios previos) piensa que este efecto fisiológico medible de las palabrotas revela algo importante acerca del funcionamiento del cerebro. Piensan que lanzar maldiciones implica los circuitos emocionales del cerebro; en particular, la amígdala, que controla las reacciones de alerta ante el peligro que nos aceleran el ritmo cardiaco y nos preparan para luchar o huir. En cambio el lenguaje normal sólo hace intervenir las regiones del habla del hemisferio izquierdo. Stephens dice: "Proferir improperios es una reacción al dolor tan común, que tiene que haber una buena razón para que ocurra". Y añade: "Yo recomendaría decir palabrotas cuando nos lastimamos". El célebre psicólogo evolucionista Steven Pinker ha analizado el origen de nuestra propensión a maldecir. Al parecer, es parte de la reacción ante el peligro que en otros animales se manifiesta con gruñidos y bufidos y con movimientos violentos. La próxima vez que te dés en el dedo meñique del pie con la pata de una mesa, no te reprimas y suelta sin miramientos esas palabrotas tan coloridas por las que de niño te amenazaron con lavarte la boca con jabón. Te ayudará a soportar el dolor. Lo único malo es que, de mucho usarlos, los improperios pierden tanto expresividad como valor analgésico.

Si las autoridades municipales de tu ciudad no han resuelto los problemas de tráfico, podría interesarles contratar a un nuevo tipo de urbanistas capaces de diseñar vías óptimas para circular: los organismos conocidos como moho mucilaginoso. El moho mucilaginoso es una especie de ameba que crece extendiendo filamentos como telarañas hacia las fuentes de alimento. Atsushi Tero y su equipo, de la Universidad de Hokkaido, Japón, tomaron un mapa de Tokio y ciudades cirunvecinas y colocaron fuentes de alimento para este organismo en los puntos que representaban a las ciudades. Sabiendo que el moho mucilaginoso rehuye la luz, pusieron fuentes de luz para representar el mar y las montañas. Luego dejaron crecer el moho mucilaginoso. El organismo tiró filamentos en muchas direcciones y acabó por colonizar todas las fuentes de alimento. La red de hilos que tendió el organismo se parece mucho a la red ferroviaria de la región de Tokio, e incluso es más eficiente en ciertas maneras. La evolución lleva miles de millones de años perfeccionando el mecanismo optimizador de estos organismos, cuyo único interés es obtener el máximo de nutrientes con el mínimo de gasto. Tero y sus colaboradores pensaron aprovechar esta ventaja de la evolución para pedirle al moho mucilaginoso que diseñe redes óptimas de circulación. Y que nos enseñe a hacerlo: los investigadores usaron las características que observaron en el crecimiento del moho para construir un modelo computacional que quieren usar para optimizar el tráfico. El estudio se publicó en la revista Science en enero de este año. Ayer, Tero y sus colaboradores recibieron el primer reconocimiento a sus esfuerzos: el premio Ig Nobel de planificación del transporte.

Éste es mi homenaje al tráfico de mi cudad, en forma de canción medieval inglesa (compuesta por Francisco Delahay y yo):