Nueva tecnología vieja

Tengo una caja con varios diskettes de cinco pulgadas, o floppy disks. Contienen archivos de música que compuse con el programa Cakewalk, mi tesis de licenciatura, mi novela dadaísta El caos de las marmitas y la plantilla de una fuente tipográfica que me permitía poner mis archivos de texto en marmita antiguo, alfabeto que inventé en los años 80 durante una clase aburrida (y que todavía uso para escribir notas y mensajes secretos). Para todo fin práctico, estos diskettes son ilegibles. La última computadora con lector de floppies de cinco pulgadas que tuve se fue a la basura hace más de 15 años. El soporte de datos al que le confié esa información ya es obsoleto.

Ninguna de estas creaciones es una gran pérdida para la humanidad, pero para mí sí. Lo que es peor, mi caso ilustra uno más general y más grave: los soportes de la información digital --aún la que está almacenada en las nubes-- se hacen obsoletos demasiado rápido.

En casa tengo un segundo problema de almacenamiento de información: hace tiempo que mi biblioteca rebasó la capacidad de todos los libreros que hay en la casa. De momento el problema tiene remedio: necesito más libreros (observación al margen: ¡en la Ciudad de México no hay dónde comprarse un librero espacioso! Las mueblerías tienen estantes de dos o tres repisitas pinchurrientas e inútiles, como para los libros de Peña Nieto), pero, ¿qué ocurrirá cuando se me acaben las paredes para instalar repisas? Lo mismo está sucediendo en el mundo con el ritmo al que prolifera la información digital: los archivos acabarán por ocupar todo el espacio habitable. Necesitamos urgentemente un método de almacenamiento confiable, compacto y duradero.

Resulta que la naturaleza ya resolvió ese problema hace 3,500 millones de años. El soporte de información que usa la madre naturaleza para guardar sus bibliotecas se llama ADN y tiene un excelente historial de confiabilidad, compactación y durabilidad: hoy podemos leer el ADN de organismos que murieron hace 100 millones de años, y la información que contiene nuestro cuerpo (con lista de ingredientes, manera de fabricarlo, ensamblarlo y operarlo) cabe holgadamente en el núcleo de cada una de nuestras células.

Nick Goldman, del Instituto Europeo de Bioinformática, Reino Unido, y su equipo publicaron ayer en Nature un artículo en el que reportan que codificaron y guardaron los sonetos de Shakespeare y otros archivos en moléculas sintéticas de ADN. La idea no es nueva --la teoría y algunos experimentos existen por lo menos desde los años 90--, pero casi nunca se había conseguido guardar más de unos cuantos bits, y cuando sí, se almacenaban con alta probabildad de errores. El equipo de Goldman es el primero que guarda archivos MP3, PDF y otros formatos y los recupera luego de transportar su el ADN de un continente a otro. El método aún es muy caro (12,400 dólares por megabyte al almacenar y 220 dólares por megabyte al leer), pero los investigadores calculan que, al ritmo al que avanza esta tecnología, podría volverse costeable en unos diez años, por lo menos para cantidades de información gigantescas, como archivos nacionales y los 90 petabytes (90 millones de gigabytes) de datos que ha acumulado el CERN (Organización Europea de Investigaciones Nucleares). Según Goldman y sus colaboradores, la información del CERN se podría guardar en 40 gramos de ADN. Hoy reside en 100 cintas magnéticas de buen tamaño. Con el tiempo, esta forma de almacenamiento de información acabaría por llegar a los hogares.

Y como las técnicas para leer ADN se seguirán usando por ser útiles para la investigación y la medicina, el formato no se hará obsoleto.

El ADN de un mamut conservado por casualidad durante 60,000 años en condiciones azarosas se puede leer hoy sin mucha dificultad. Goldman y su equipo esperan que el ADN bien preparado y conservado ("consérvese en un lugar fresco y seco") se conserve en mejores condiciones.

Los métodos anteriores consistían en traducir los 1 y 0 del lenguaje digital de las computadoras al alfabeto del ADN, consistente en cuatro símbolos, "letras", o bases nitrogenadas (la adenina y la citosina representan el cero, la guanina y la timina el uno). Esto producía secuencias de letras repetidas que, debido al método de almacenamiento y lectura, aumentaba la probabilidad de errores en ambos procesos. Goldman y sus colaboradores evitan la repetición problemática usando para cada nuevo dígito sólo tres letras genéticas: las que sean diferentes de la inmediata anterior. Con este sistema obtuvieron una exactitud de 100 % en la reproducción de los datos.

Los otros archivos eran el artículo original del descubrimiento de la estructura del ADN de Watson y Crick (1953), una foto jpg del Instituto Europeo de Bioinformática y unos segundos del famoso discurso de Martin Luther King ("I have a dream"). En el futuro (más o menos lejano) podríamos tener todas nuestras fotos familiares, archivos administrativos, bibliotecas, colección de películas y programas almacenados en ADN. No sé cómo será el soporte real que utilizaremos, pero me imagino un frasco con una solución de ADN con una etiqueta que dice "fotos familiares". Para verlas, uno toma un gotero, extrae una gota, la deposita en un aparato especial que la lee y empiezan a aparecer las fotos en una pantalla. Esto sería relativamente poco práctico, porque el líquido podría derramarse ("¡Las fotos! Trae el trapeador para recogerlas"). Supongo que será de otra manera.

La investigación de Goldman y otros bioinformáticos sigue la tendencia de copiarle soluciones a la naturaleza, particularmente a los seres vivos. Después de todo, nos llevan 3,500 millones de años de ventaja.

Matusalén estelar

Ayer en una reunión de la Sociedad Astronómica de Estados Unidos un equipo de la Universidad de Pensilvania anunció el récord galáctico de antigüedad estelar. La medalla se la lleva una estrella de nuestra colonia: está a sólo 186 años luz de distancia (nuestra galaxia, que vendría a ser como nuestra ciudad estelar, tiene 100, 000 años luz de diámetro). Se llama HD 140283 por su número en el catálogo Henry Draper, pero para simplificar podemos llamarla Matusalén.

Estando tan cerca, Matusalén es una estrella conocida y estudiada desde hace más de 100 años, pero nunca se había calculado su antigüedad. Un buen indicador de la antigüedad de una estrella es su composición química, la cual podemos conocer analizando su luz. En el Big Bang sólo se formaron los dos elementos de átomos más ligeros, hidrógeno y helio (y posiblemente trazas de elementos pesados). La única manera de fabricar elementos más pesados a partir de estos es el proceso de fusión nuclear del interior de las estrellas, de modo que las primeras estrellas sólo contenían hidrógeno y helio. Muchas de éstas hicieron explosión y nutrieron al universo de elementos químicos más pesados. Matusalén contiene muy pocos elementos pesados, por lo que no es una estrella de la primerísima generación, pero sí debe ser muy antigua.

Howard Bond y su equipo empezaron por mejorar la medida de la distancia a Matusalén. Con las estrellas cercanas la distancia se puede determinar por el antiquísimo método de triangulación que usan los agrimensores para determinar desde lejos la altura de una montaña o los artilleros para calcular la distancia al blanco enemigo. Bond y sus colaboradores usaron 11 grupos de observaciones hechas con el Telescopio Espacial Hubble entre 2003 y 2011.

Con la distancia precisa en mano, los investigadores midieron el brillo de la estrella. Una fuente de luz se ve más tenue conforme más lejana está. Sabemos exactamente cómo se atenúa la luz con la distancia, de modo que, si sabemos la distancia, podemos determinar el brillo intrínseco de la fuente a partir del tenue resplandor que nos llega, es decir, de su brillo aparente. La luminosidad intrínseca sirve para determinar la antigüedad. Resultado: 13, 900 millones de años, más o menos 700 millones de años.

Desde fines de los años 90 sabemos que el universo tiene 13, 700 millones de años de antigüedad. Con el margen de error en la edad de Matusalén no hay conflicto. Lo que sí está claro es que HD 140283 se formó en un lapso de pocos cientos de millones de años después del Big Bang. Los astrónomos conocen varias estrellas vecinas de antigüedades comparables, pero el caso de nuestro Matusalén tiene la distinción de ser el más preciso.

La primero generación de estrellas se formó cuando lo permitieron las condiciones del universo recién nacido. Se calcula que esto ocurrió unos 100 o 200 millones de años después del Big Bang. Por lo tanto, debe de haber pasado relativamente poco tiempo entre la primera generación y la generación de Matusalén, lo que ha sorprendido a los primeros astrónomos que han comentado esta noticia. Las estrellas de la primera generación fueron masivas, turbulentas y breves: hace mucho que terminaron sus días como supernovas, es decir, explosiones de estrellas que siembran su entorno de gases ricos en elementos más pesados que el hidrógeno. Se esperaba que esos gases, por estar muy calientes y agitados, no fueran propicios para formar nuevas estrellas antes de transcurrir un tiempo suficiente para que se enfriaran. Al parecer, ese tiempo fue mucho más breve: un buen misterio nuevo por resolver.

Ilusiones

Aniversario 14 de la revista ¿Cómo ves?

Comparto con ustedes el video que hice para celebrar los 14 años de la revista ¿Cómo ves?, donde trabajo.

El tamagochi taquiónico del príncipe Serguei

Tomado de mi libro Las orejas de Saturno. Lo escribí originalmente para mi columna "Space-Time Chronicles" alrededor de 1995.

La princesa Magalia Yureievna Melgarova, célebre dama de sociedad de San Petersburgo, ofrecía una de sus aclamadas soirées, tertulias literarias semanales a las que asistía la crema de la intelectualidad petersburguesa. Eran los días del conde León Tolstoi, autor de suculentos libros que las damas de la aristrocracia leían sentadas al sol en sus dachas, en verano. Los arsitócratas rusos de aquella época hablaban en francés. El ruso lo usaban sólo para dirigirse a sus sirvientes y a sus vasallos.

         --Mon Dieu! --exclamó Magalia Yureievna arrugando su encantadora naricita cuando el ujier anunció al príncipe Serguei Sergueievich Regulov--. Llegáis tarde, príncipe.

         Regulov sacó un poco de rapé de una tabaquera dorada y lo aspiró por la nariz.

         --Tuve que atender un asunto urgente, querida princesa --dijo--. Mi secretario llamó para darme los resultados del hipódromo.

         --¿Y habéis ganado o perdido?

         --Voy a ganar --replicó Regulov enigmáticamente--. Sajarov, mi secretario, irá al hipódromo mañana.

         Magalia Yureievna arqueó las cejas. Estaba habituada a las excentricidades de su amigo, pero aquello era demasiado.

         --¡Lo que decís es absurdo, Serguei Sergueievich! ¿Cómo pudo llamaros desde el hipódromo si no irá allí hasta mañana? Además el teléfono no se ha inventado aún.

         Regulov fingió no haber escuchado.

         --A propósito, querida, ¿os conté de mi nuevo invento? --dijo al tiempo que se sacaba del bolsillo un aparato ovalado que le cabía cómodamente en la palma de la mano. La princesa volvió a arquear las cejas.

         --¿Un tamagochi? ¡Voy a creer!

         El asombro la hizo proferir esta exclamación en vulgar ruso sin darse cuenta.

         --No, no, ma chère --le dijo Regulov en francés--. Esto es un teléfono celular taquiónico. Los teléfonos celulares comunes y corrientes convierten el sonido en ondas electromagnéticas. Los fotones de las ondas electromagnéticas transportan el mensaje al otro teléfono. Los teléfonos normales envían mensajes al presente, o mejor dicho, al futuro muy cercano, porque los fotones, viajando a la velocidad de la luz, tardan una fracción de segundo en ir de un teléfono al otro. Mi teléfono taquiónico, empero, envía mensajes por medio de taquiones que, como sabéis, se propagan más rápido que la luz. Según las leyes de la relatividad, los taquiones viajan hacia atrás en el tiempo. Mi...¿cómo dijisteis?...tamagochi envía mensajes al pasado.

         La princesa se quedó pensativa.

         --¿O sea que vuestro secretario llamó desde el futuro?

         --Precisamente. Y ahora tengo en mi poder los resultados de las carreras de mañana. Voy a ganar, como ya os dije.

         La orquesta acometió un vals.

         La princesa Melgarova no era completamente ignorante en ciencias. Estaba al tanto de las pesquisas fallidas de Mike Kreisler, quien no había podido detectar los taquiones.

         --Pero pensé que los experimentos de Mike Kreisler demostraban que no...

         --Mike Kreisler buscó donde no debía --la interrumpió Regulov--. Kreisler es estadounidense. Estados Unidos es un país muy progresista. Los norteamericanos siempre miran hacia el futuro. Pero nosotros somos rusos atrasados. ¡Hasta nos vestimos y hablamos como si estuviéramos en tiempos de Tolstoi!

         --Estamos en tiempos de Tolstoi --le recordó la princesa.

         --Precisamente. Ésta es la Rusia feudal, país empantanado en el pasado. ¿Podéis imaginaros mejor lugar para buscar unas partículas que se desplazan hacia atrás en el tiempo? Yo detecté montones de taquiones en mi pequeña propiedad de Novgorod.

         En eso el aparatito parecido a un tamagochi empezó a sonar.

         --¡Ah, ahí está! --dijo Regulov--. O quizá debería decir: ahí estará. Sajarov irá el mes entrante a Nueva York a inspeccionar el mercado de valores. Me imagino que es él.

         Acto seguido, Serguei Sergueievich sacó una pluma y un trozo de papel. Del teléfono taquiónico salió la voz gangosa de su secretario.

         --Buenas noches, alteza.

         El príncipe escribió “buenas noches, Sajarov”. Como Magalia Yureievna lo miraba extrañada, Regulov explicó:

         --Los taquiones viajan hacia el pasado, pero no hacia el futuro. No puedo hacer que Sajarov me escuche en Nueva York dentro de un mes, de modo que escribo mis respuestas en un pedazo de papel, el cual le entregaré esta noche indicándole que lo abra cuando me llame desde Nueva York para comunicarme los resultados de la bolsa de valores.

         --Pero --objetó la princesa--, ¿no sería más fácil simplemente anotar los resultados que os dé Sajarov hoy? ¡Así ni siquiera tendría que tomarse la molestia de ir a Nueva York el mes que entra y os ahorraríais mucho dinero!

         --Mmmh... --hizo el príncipe pensativo, tratando de desenredar lo que su amiga acababa de decirle. La princesa había dado con algo importante, pero Regulov no sabía muy bien qué era.

         --¿Hola...? --dijo el tamagochi, esperando la respuesta del príncipe.

         Al mismo tiempo, pero un mes después, Sajarov se encontraba en Nueva York con la vista clavada en un trozo de papel que sólo decía: “buenas noches, Sajarov”.

¿Qué encontró el Curiosity?

Me gustaría poder contestar sin rodeos la pregunta planteada en el título pero no puedo: el equipo del laboratorio ambulante Curiosity no suelta prenda. Lo único que se sabe es lo que le dijo al periodista Joe Palca el jefe de planeación de operaciones del aparato, John Grotzinger: "Esto podría ser digno de los libros de historia".

La precaución en los científicos es una virtud. Uno no anuncia resultados a menos que esté suficientemente seguro de lo que dice. Esto cobra más importancia si el resultado es potencialmente histórico. Los anuncios científicos inician discusiones y series de experimentos que cuestan tiempo y dinero, por eso se espera de un grupo científico que sus anuncios sean sólidos, que valga la pena discutirlos, y no que sean ocurrencias sin sustento como las de los charlatanes. Un excelente ejemplo es la historia de los neutrinos más veloces que la luz: en 2011 un grupo internacional llamado colaboración OPERA que trabaja en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso, en Italia, anunció que en sus experimentos unas partículas llamadas neutrinos se desplazaban más rápido que la luz, lo que contradice una importante ley de la naturaleza a la que no se le conocen excepciones hasta hoy. Esto naturalmente desencadenó una intensa discusión internacional. Se publicaron reflexiones. Se planearon experimentos. Luego resultó que el efecto era falso: se debía a una conexión floja en la línea de transmisión de señales del sistema GPS a los relojes del experimento. El anuncio fue prematuro.

Por si fuera poco, hace unas semanas Grotzinger y su equipo tuvieron una experiencia premonitoria: el mismo instrumento de la nave detectó metano en una muestra de aire marciano. El metano es un compuesto orgánico sencillo muy inestable. El que hay en la atmósfera de la Tierra se debe a procesos biológicos (como la digestión de las vacas). En Marte, hace unos años, otra sonda detectó trazas mínimas de metano en la atmósfera y aún no se sabe cuál podría ser la fuente. Grotzinger y sus colaboradores examinaron los datos. Sabían que cabía la posibilidad de que en el instrumento quedaran rastros de aire proveniente de Cabo Cañaveral. Cuando repitieron el experimento, la señal de metano desapareció. Menos mal que no lo anunciaron a los cuatro vientos.

Grotzinger no quiere que le pase lo mismo que a la colaboración OPERA, pero entonces ¿por qué abrir la boca? Una interpretación benévola lo atribuiría a la simple emoción incontenible que por un instante supera a la cautela científica. Una visión menos ingenua es que la publicidad no le viene nada mal a la NASA en época de definir presupuestos. Sea como sea, Grotzinger y su equipo tienen que analizar muy bien los datos y llegar a una interpretación que satisfaga a todos los participantes, y eso les llevará unas cuantas semanas. Grotzinger prometió disipar el misterio el 3 de diciembre, en la reunión de la Unión Geofísica de Estados Unidos.

Mientras tanto la especulación se ha desbocado. Podemos desechar sin miramientos las hipótesis más sensacionalistas: que el Curiosity haya descubierto vida en Marte. El aparato no está equipado para detectar vida. Pero sí está equipado para detectar compuestos orgánicos, y algunos expertos están apostando a que se trata de compuestos orgánicos complejos. Si fueran simples no sería noticia, porque desde hace tiempo sabemos que hay compuestos orgánicos simples en los planetas, los asteroides, los cometas, las nubes interestelares de gas y polvo y muchos otros lugares del universo. Los compuestos orgánicos no necesitan organismos para existir, a pesar de su nombre engañoso (y anticuado: proviene del concepto medieval llamado vitalismo, según el cual los seres vivos poseen una virtud especial que no tiene la materia no viva, concepto hoy desmentido). Los compuestos orgánicos complejos (con muchos átomos de carbono y estructuras complicadas) son harina de otro costal: ésos serían mejor indicio de posible vida presente o pasada en Marte. Así pues, lo más probable es que el Curiosity haya detectado compuestos orgánicos complejos. Eso no querrá decir, empero, que haya detectado vida. Todavía habría que examinar todas las posibilidades. Por el momento, se impone la precaución.

Yo personalmente lamento que se esté erosionando la bonita tradición científica de la cautela que imponía el silencio hasta no tener analizados los resultados con el grado de calidad que se espera de un equipo científico. Cada vez son más los científicos que ponen en circulación anuncios prematuros. Posiblemente se deba a que han abierto los ojos a las ventajas de la publicidad, sea positiva o negativa. Sin duda desempeñan un papel lo inmediato de la respuesta de los canales de información de hoy en día y la avidez de "contenido" que esto ha causado en los medios y en el público. Lo malo es que esta tendencia a precipitar anuncios devalúa la comunicación científica: hoy ya no se puede confiar en que lo que publica un equipo de científicos haya pasado por los filtros de calidad que antes garantizaban que valía la pena invertir tiempo y dinero en discutir un resultado bien publicado. Los científicos tendrán que decidir qué es más valioso, la publicidad o la calidad.

Sequía y colapso en el mundo maya

Cuando llegaron los españoles a Yucatán y zonas aledañas sólo quedaban ruinas de las grandes ciudades-estado mayas. Por suerte, los mayas eran historiadores fanáticos, y aunque sólo registraron (como es normal) los hechos de los reyes y reinas (sus matrimonios, sus guerras, sus monumentos), la narración que emerge de todas esas estelas talladas en piedra deja ver que esa civilización floreció entre el siglo IV y el XI.
A partir del siglo VII (por el año 660) la civilización maya empezó a desintegrarse. Se nota especialmente en que la tradición de registrar la historia desaparece gradualmente entre ese siglo y el XI. Tras la desintegración política y social, la población maya se desploma y no se vuelve a recuperar.
Durante mucho tiempo se atribuyó el derrumbe a una sequía prolongada, pero era más bien una conjetura. No se conocía el clima de la época con suficiente precisión para afirmarlo, además de que siempre ha sido difícil relacionar fechas del calendario maya con fechas del calendario moderno. Así pues, había que buscar maneras de leer el clima con más detalle. Los paleoclimatólogos leen el clima del pasado en los anillos de crecimiento de los árboles y los sedimentos de lagos y mares someros. Sin embargo, la lectura no es suficientemente precisa. Es como leer un texto borroso y entrecortado. Por si fuera poco, los estudios no se habían hecho suficientemente cerca de los grandes centros de población.
Desde hace unos seis años los paleoclimatólogos estaban probando una nueva forma de extraer datos sobre el clima del pasado usando los depósitos calcáreos de las grutas, es decir, estudiando la formación de estalactitas y estalagmitas.
El 8 de noviembre la revista Science publicó un nuevo estudio que muestra los patrones de lluvias de la región de Belice para los últimos 2000 años con resolución de menos de un año. El estudio lo llevó a cabo un equipo de científicos de Estados Unidos, Suiza, Belice, el Reino Unido y Alemania. Lo dirige Douglas Kennett, del Departamento de Antropología de la Universidad Estatal de Pensilvania.
En 2006 Kennett y sus colaboradores se procuraron una estalagmita (columna calcárea que crece desde el suelo de la gruta) muy bien conservada proveniente de la cueva Yok Balum, Belice, que está a menos de 200 kilómetros de centros de población importantes del mundo maya antiguo como Calakmul, Tikal y Caracol. Los investigadores midieron la concentración de cierto isótopo del oxígeno a lo largo de los 56 centímetros de la estalagmita en incrementos de 0.1 milímetros (¡uff!). Este isótopo se relaciona con la cantidad de lluvia que cayó sobre la cueva. Kennett y sus colaboradores usaron estos datos para reconstruir lo que pudo haber sido el informe meteorológico de la época. Para determinar la fecha de cada sección de estalagmita que analizaron, una parte del equipo de investigación examinó la concentración de uranio-234 y torio-230. El uranio-234 se convierte en torio-230 por desintegración radiactiva a un ritmo bien conocido.
El equipo encontró patrones de lluvia y sequía consistentes con fenómenos climáticos como El Niño (durante el cual la superficie del océano Pacífico se calienta más de la cuenta y afecta la distribución de peces y el clima). Otra parte del equipo se puso a buscar estelas mayas fechadas que contuvieran referencias a guerras, lo que se notaría en frases como "vasallaje tras derrota". Comparando su reconstrucción del clima con los acontecimientos históricos, Kennett y sus colaboradores observan que la civilización maya floreció durante un periodo húmedo que se extendió del año 400 al año 640, aproximadamente. En ese periodo surgieron nuevas ciudades y dinastías a montones. Después vino un periodo de sequía de 340 años, durante el cual los investigadores observan episodios de guerras entre ciudades-estado mayas y periodos de construcción monumental que los gobernantes usaban como señal de su poderío. Las cosas no iban bien entre las naciones mayas. El colapso final de la civilización maya durante el siglo IX coincide con una sequía aún más intensa que duró un siglo.
La investigación de Kennett y sus colaboradores no es prueba concluyente de que el clima haya sido una causa importante del colapso de la civilización maya, pero sí es una contribución de peso al gran cúmulo de estudios que indican esta tendencia. Quizá lo más interesante sea que se está estableciendo una relación más firme entre los científicos que estudian el clima del pasado y los que descifran la historia del ascenso y caída de las civilizaciones.