NOTICIAS DAS CIENCIAS

Os primeiros continentes da Terra xurdiron nun inferno de lume e auga facendo o planeta habitable centos de millóns de anos antes do que indican os rexistros fósiles

A ilustración mostra como se cre que era a Terra primitiva, coa súa superficie bombardeada por grandes impactos que facían xurdir o magma do interior. Ao mesmo tempo, outras partes do planeta xa eran capaces de reter auga / Simone Marchi/SwRI 

Un exhaustivo exame dos minerais máis antigos do planeta, uns grans microscópicos de circón máis resistentes que o diamante, proporcionou a evidencia química máis sólida ata a data de que os procesos de formación de continentes e reciclaxe da codia terrestre estaban xa operativos durante o primeiro eón da Terra.

Os resultados, publicados na revista Nature, opóñense frontalmente aos modelos xeodinámicos dominantes que durante décadas pintaron o Hádico, o período comprendido entre a formación do planeta hai 4.570 millóns de anos e os 4.000 millóns, como unha era de quietude tectónica, un planeta cuberto por unha capa ríxida e inmutable e carente por completo de masas continentais significativas.

A investigación, liderada por geocientíficos da Universidade de Wisconsin-Madison, céntrase nuunha manchea de circóns achados nos outeiros de Jack Hills, na remota Australia Occidental. Estes cristais, dun tamaño similar a un gran de area e con idades que superan os 4.000 millóns de anos, constitúen o único rexistro mineralógico directo que sobreviviu do primeiro inferno terrestre. Son cápsulas do tempo incriblemente duradeiras que encapsulan, na súa estrutura atómica e a súa composición química, as condicións imperantes no momento da súa cristalización a partir de magmas hoxe desaparecidos.

Científicos da Universidade de Wisconsin-Madison analizaron cristais antigos de circón atopados en Jack Hills, en Australia Occidental, que se mostran na imaxe, e descubriron probas da formación da codia continental e a reciclaxe da mesma durante o eón Hádico, hai máis de 4000 millóns de anos. Os novos achados cuestionan as teorías tradicionais sobre como foron os primeiros 500 millóns de anos da Terra / John Valley

A clave do descubrimento reside na aplicación de técnicas analíticas de vangarda desenvolvidas especificamente para este estudo. O equipo utilizou o espectrómetro de ións secundarios WiscSIMS, un instrumento de precisión nanométrica instalado no campus de Madison, capaz de medir a abundancia de elementos traza en obxectos microscópicos cun diámetro unha décima parte do dun cabelo humano.

Mediante novos procedementos, os investigadores lograron cuantificar concentracións de elementos como o hafnio, o osíxeno e os isótopos de litio en grans individuais de circón, uns marcadores xeoquímicos que actúan como impresións dixitais inequívocas do ambiente magmático no que se formou cada cristal. 

O que atopamos nos circones de Jack Hills é que a maioría non exhiben unha firma química compatible cunha orixe directa no manto terrestre primitivo, explica John Valley, profesor emérito de geociencia en UW-Madison e autor principal do estudo. A súa química é, en cambio, característica dunha codia continental evolucionada. Parecen formarse nun contexto xeodinámico asociado a unha zona de subducción. A subducción, o proceso polo cal unha placa da codia terrestre afúndese baixo outra, é o motor principal da reciclaxe de material cortical e da xeración de magmas graníticos na Terra moderna.

A novidade radical do traballo xorde ao contrastar estes datos cos obtidos previamente de circóns hádicos procedentes doutra localidade crave: o cratón de Kaapvaal, en Sudáfrica. Eses circóns africanos mostran, efectivamente, a firma xeoquímica primitiva que se esperaría nunha contorna onde o magmatismo proviría esencialmente de plumas do manto sen interacción significativa cunha codia reciclada. Valley salienta a validez de ambos os conxuntos de datos. Creo que os datos de Sudáfrica son correctos, e os nosos datos son correctos. Iso significa que a Terra hadeana non estaba cuberta por unha capa uniforme. Existía unha diversidade de réximes tectónicos operando simultaneamente en distintas rexións do planeta.

Este escenario de complexidade temperá obriga a reformular os modelos. A subducción que puido xerar os circóns de Jack Hills non sería idéntica á tectónica de placas vixente hoxe, coas súas extensas fronteiras entre placas ríxidas. Valley postula un mecanismo máis localizado, posiblemente impulsado por plumas mantélicas que, ao ascender e fundirse parcialmente, creaban protocontinentes e xeraban circulacións convectivas na base dunha codia incipiente, o suficientemente vigorosas como para arrastrar material da superficie cara ao interior. Iso é subducción, afirma Valley con contundencia. Non é tectónica de placas no sentido moderno, pero implica o afundimento de rochas superficiais no manto. É unha reciclaxe cortical.

As implicacións deste proceso son profundas. Para que exista subducción, debe haber material superficial que afundir. A química dos circóns indica que ese material era codia continental húmida. A auga é un compoñente crucial; ao ser arrastrada cara a profundidades maiores nun proceso de subducción, provoca a deshidratación das rochas, o que á súa vez reduce o punto de fusión das rochas do manto circundante e xera magmas de composición granítica. Se tes material na superficie, a superficie tiña auga líquida no Hádico, razoa Valley. E cando levas ese material cara abaixo, está húmido e se deshidrata. A auga causa fusión e iso forma granitos.

Os granitos e as súas rocas asociadas son os constituíntes fundamentais dos continentes modernos. A súa menor densidade en comparación coas rochas basálticas dos fondos oceánicos confírelles flotabilidade, permitindo que emerxesen como masas de terra estables sobre o nivel do mar. Esta é evidencia dos primeiros continentes e as primeiras cordilleiras, sentenza Valley. A aparición de terra firme, seca e estable é un fito planetario de primeira orde, con consecuencias que transcenden a xeoloxía pura e penétranse no ámbito da habitabilidade e a orixe da vida.

O estudo non determina cando xurdiu a vida, pero redefine radicalmente o marco ambiental no que puido suceder. Os fósiles microscópicos máis antigos aceptados teñen aproximadamente 3.500 millóns de anos. Os circóns de Jack Hills, cos seus 4.000 millóns de anos ou máis, indican que as condicións de superficie necesarias para a vida (unha contorna continental estable, a presenza de auga líquida e unha complexa interacción entre a codia e o manto) estaban presentes centos de millóns de anos antes do que indican os rexistros fósiles.

Propoñemos que houbo uns 800 millóns de anos de historia terrestre nos que a superficie foi habitable, pero non temos evidencia fósil e non sabemos cando emerxeu a vida por primeira vez na Terra, recoñece Valley.

FONTE: labrujulaverde.com

China descobre un 'mundo perdido' de hai 512 millóns: máis de 153 especies do pasado remoto, a maioría nunca antes vistas

No sur de China, unha canteira converteuse nun portal directo a un pasado que parece sacado doutra realidade. Alí, investigadores desenterraron fósiles que datan de hai uns 512 millóns de anos, pertencentes a 153 especies repartidas en 16 grupos distintos.

O máis sorprendente: polo menos o 59 % destes animais eran completamente descoñecidos ata o de agora, sen rexistro previo en ningún catálogo científico. Unha colección así non só é rara, é practicamente única para este período do Cámbrico temperán, unha era clave na historia da vida pola chamada “explosión da vida” que ampliou a complexidade biolóxica do planeta, que posteriormente, desencadearía nos coñecidos dinosauros.

O estudo, publicado na revista Nature e liderado por Maoyan Zhu, da Academia Chinesa de Ciencias en Nanjing, ofrece unha visión máis completa dos ecosistemas mariños daquel entón. O que fai especial a esta canteira non é só a idade dos fósiles, senón a cantidade e a conservación dos exemplares, que permiten ver un ecosistema case completo en lugar de fragmentos dispersos. Estes achados revelan como os animais se distribuían, como interactuaban e como funcionaba a contorna mariña fai máis de medio billón de anos.

Entre os fósiles inclúense artrópodos primitivos que mostran unha complexidade sorprendente, con estruturas especializadas para moverse e alimentarse, que anticipan os sistemas nerviosos e a segmentación dos artrópodos modernos, como arañas, cangrexos ou cascudas. Ademais, o estudo destaca que algunhas contornas, como as augas profundas, resistiron mellor os eventos de extinción da época, funcionando como auténticos arquivos naturais do pasado.

Outro detalle fascinante é a comparación con certos fósiles achados en Canadá. As similitudes suxiren que estas especies puideron dispersarse a grandes distancias a través dos océanos, o que ofrece novas perspectivas sobre a organización e distribución da vida no Cámbrico temperán. O certo é que esta canteira chinesa non só engade fósiles aos rexistros científicos, senón que transforma a nosa comprensión dos comezos da vida complexa.

A diversidade, a abundancia e a conservación destes organismos mostran que aquel período non foi un arranque simple, senón un armazón de grupos especializados, ecosistemas dinámicos e conexións oceánicas que a ciencia apenas comezaba a albiscar.

FONTE: Alberto González/vandal.elespanol.com

Achada en Indonesia a pintura rupestre máis antiga da humanidade

Á esquerda, unha fotografía da man silueteada, situada entre as dúas pinturas cor ocre. Á dereita, a mesma imaxe retocada para destacar a pintura / Maxime Aubert

A obra de arte máis antiga do mundo é moi difícil de ver a primeira ollada, pero está aí. A silueta dunha man pintada en negativo na parede dunha cova en Indonesia ten polo menos 67.800 anos de antigüidade, máis que ningunha outra pintura rupestre achada ata o momento, destacan os responsables do achado, publicado en  Nature, referente da mellor ciencia mundial.

O descubrimento é a guinda dun pastel que o equipo de Maxime Aubert, arqueólogo e xeoquímico da Universidade de Griffith (Australia), leva destapando desde hai máis de 10 anos, cando comezou a atopar nas illas de Célebes e Borneo as pinturas rupestres figurativas (mesmo narrativas), máis antigas que se coñecen. Eran siluetas humanas perseguindo a xabarís e outros animais locais. Os achados cuestionan a visión clásica de que a arte rupestre estoupa repentinamente en Europa hai uns 40.000 anos cos extraordinarios debuxos de animais achados en covas de Francia e España feitos por membros de nosa propia especie, os Homo sapiens.

A man en negativo, un estarcido, achouse nunha cova de pedra calcaria da illa de Muna, ao sueste de Célebes, e apareceu de forma fragmentaria e rodeada doutras pinturas rupestres moito máis recentes. Para Griffith, a silueta de varios dedos que é case imposible de apreciar nas fotografías conta moito máis do que parece.

“As puntas dos dedos parecen ser modificadas deliberadamente para adquirir unha forma puntiaguda, similar a garras de animais. Isto suxire un nivel adicional de pensamento simbólico, máis aló dunha marca simple ou accidental”, explica Griffith. “Creo que este achado apoia a idea de que a expresión artística ten unhas raíces moi profundas; probablemente xurdiu en África e non apareceu de golpe nun só lugar”, engade, en referencia á teoría europea.

O novo achado revela ademais que a cova de Muna foi utilizada como espazo artístico durante un período excepcionalmente longo: as pinturas realizáronse de forma reiterada durante polo menos 35.000 anos, ata hai uns 20.000.

A man en negativo achada na localidade Liang Metanduno é uns 15.000 anos máis antiga que calquera outra achada nesta rexión. Más importante e polémico aínda: a antigüidade mínima desta pintura é uns 1.100 anos maior que a considerada ata o de agora como obra de arte máis antiga: outra man en negativo delineada hai 66.700 anos na cova de Maltravieso, en Estremadura.

Mans pintadas con estarcido noutra cova de Indonesia estudada polo mesmo equipo. Neste caso teñen uns 50.000 anos de antigüidade / Ahdi Agus Oktaviana

Os responsables do traballo recoñecen que non poden saber con toda seguridade quen pintou a man de Muna, pero din que a explicación máis plausible é que fosen Homo sapiens. Con todo, as pinturas estremeñas, así como unha enigmática figura con forma de escaleira achada na cova da Pasiega, en Cantabria, de polo menos 64.800 anos de antigüidade, atribúense aos neandertais, a especie humana máis próxima á nosa, que desapareceron hai uns 40.000 anos.

Pode discutirse se unha man silueteada que se debuxa soprando pigmento sobre a parede é unha obra de arte, pero sorprende que esa mesma expresión estivesen a facela case ao mesmo tempo un sapiens e un neandertal separados por uns 14.000 quilómetros de distancia. Os humanos seguiron facendo estarcidos de mans durante decenas de miles de anos, e pódense ver en covas e abrigos rochosos de medio mundo. Unha versión actual, máis refinada, serían as pintadas feitas con modelos —o esténcil— como os cobizados grafitis do artista Banksy.

En todo caso, o achado deixa aberta unha incógnita fundamental. Tanto en Indonesia como en España, empregouse unha técnica de datación coñecida como series de uranio que permite calcular a idade das formacións calcáreas que hai sobre a pintura. Isto indica a idade mínima das imaxes, pero non a data na que se realizaron exactamente, como explica Altug Hasözbek, experto en datacións do Centro Nacional de Investigación en Evolución Humana, en Burgos. O estudo en Indonesia “é robusto e sólido”, opina. “Podemos estar seguros de que este é a arte rupestre máis antigo ao que se deu unha datación mínima ata o momento”, engade, pero matízao. “En ambos os sistemas de covas, a arte rupestre é necesariamente máis antigo que as idades obtidas mediante datación por uranio-torio. Con todo, canto máis antigo é exactamente non pode determinarse unicamente con este método, e require unha verificación adicional mediante evidencias estratigráficas, arqueolóxicas e contextuais a escala rexional”, advirte.

O arqueólogo portugués João Zilhão, un dos autores principais da datación das pinturas rupestres españolas, que foron cuestionadas, agárrase a esa incógnita. “É perfectamente posible que a pintura indonesia realizásese hai 70.000 anos e a de Maltravieso hai 75.000. Cando só disponse de idades mínimas, non é posible establecer unha cronoloxía precisa: o único que pode afirmarse é que ambas son máis antigas que unha determinada data, e a partir de aí extraer implicacións para os modelos sobre como se desenvolveron a evolución humana e a prehistoria”, explica a este diario.

O paleoantropólogo desenvolve unha última idea provocadora. “No período ao que se refire o estudo, hai máis de 67.800 anos, os únicos restos humanos coñecidos na rexión corresponden ao Homo luzonensis, achado na cova de Callao (Filipinas), e ao Homo floresiensis [un humano diminuto coñecido como o hobbit], da illa de Flores. Os fósiles modernos máis antigos coñecidos en áreas próximas proceden da cova de Niah, en Borneo, e teñen unha antigüidade duns 35.000 anos. Se se aceptan as interpretacións que defenden unha evolución humana multiespecie, habería que concluír que os autores destas antigas pinturas de Sulawesi [nome local de Célebes] pertencían a algún deses grupos considerados arcaicos. Con todo, a acumulación acelerada de probas tanto paleontolóxicas como xenéticas non deixa apenas dúbidas de que esa visión multiespecie carece de fundamento. A evidencia arqueolóxica (e en particular a relacionada coa arte rupestre) demostra que todos os grupos humanos do Pleistoceno medio aos que se lles asignaron nomes distintos practicaban condutas que algúns seguen cualificando erroneamente como exclusivas do Homo sapiens”.

E continúa: “En termos simples, as probas indican que os humanos do final do Pleistoceno medio e comezos do Pleistoceno superior (é dicir, os que viviron entre fai uns 400.000 e 40.000 anos, incluídos neandertales, denisovanos, luzonensis, floresiensis, entre outros) formaban parte de poboacións regionalmente diversas dunha soa especie en evolución: os Homo sapiens; e a arte xurdiu de forma aproximadamente simultánea en todo o Vello Mundo. Entón, quen foron os primeiros artistas? A resposta é sinxela: persoas. E onde vivían? A resposta é igual de clara: no planeta Terra”, aventura.

O rastro da arte deixado por estes humanos en Indonesia permitiu aclarar outro gran enigma: o primeiro gran viaxe por mar da nosa especie, que levou aos humanos desde Asia continental ata Australia. A existencia de arte na illa de Muna hai máis de 68.000 anos apontoa a teoría de que os autores eran os primeiros devanceiros dos primeiros australianos. O descubrimento apoia que estes exploradores chegaron polo roteiro do norte, empezando nun punto descoñecido do sueste asiático continental ata a illa de Célebes, logo a Papúa e Nova Guinea e de alí ata Australia, uns 15.000 anos antes do que mantiña a outra gran hipótese.

FONTE: Nuño Domínguez/elpais.com

Un físico español resolve, por fin, o misterio da 'pel invisible' do xeo

Non hai dúbida de que a auga é a substancia máis estraña e fascinante do universo coñecido. A diferenza de case calquera outro material, expándese en lugar de encollerse cando se conxela, o que permite que o xeo flote sobre o refresco en lugar de facelo sobre el. … afundirse ata o fondo. É un disolvente universal, o berce da vida, pero aínda esconde secretos que desconcertaron aos físicos durante séculos. Pero se a auga líquida é complexa, o seu “irmán” sólido, o xeo, é un auténtico pesadelo termodinámica.

Pense nos cubos do seu refrixerador. É xeo, claro, pero a súa estrutura non se parece en nada aos cristais individuais que se forman nas minchas de neve ou á capa xeada que cobre os estanques no inverno. E, a medida que baixan as temperaturas, os cristais de xeo actúan como unha montaña rusa estrutural: poden medrar ata adquirir formas de prismas hexagonales sólidos, converterse en láminas planas ou mesmo alzarse como fermosas columnas gregas.

Por que sucede isto? Que fai que un floco de neve sexa unha estrela perfecta e outro unha columna? Este comportamento foi durante moito tempo un misterio absoluto para os científicos que tentan comprendelo.

Cando os primeiros investigadores observaron este fenómeno, inmediatamente pensaron nunha antiga hipótese proposta no século XIX por Michael Faraday, un dos pais da física moderna. O xeo, mesmo por baixo do seu punto de fusión, sempre ten unha capa microscópicamente fina de auga líquida na súa superficie. Unha “pel” húmida invisible.

Esta chamada “película prefundida” podería explicar moitas cousas, incluído por que o xeo é esvaradío (raramente, xa que non adoitamos escorregar sobre granito ou aceiro). Con todo, a natureza desta capa, e mesmo a súa existencia mesma, foi obxecto dunha feroz e prolongada controversia científica.

De feito, durante décadas, os laboratorios de todo o mundo produciron resultados contraditorios. Algúns experimentos suxiren que a capa líquida existe e é moi espesa; outros pensan que é demasiado bo para ser verdade. Pero cal é a realidade? A física parece estar nun punto morto, polo menos nesta cuestión. ata o de agora.

Unha posible solución a este misterio provén do científico español Luis McDowell, investigador da Universidade Complutense, quen parece atopar a clave para conciliar todas estas contradicións, poñendo así fin ao debate. Os seus resultados acaban de publicarse no Journal of Chemical Physics.

Para desentrañar esta pregunta realmente peliaguda, McDowell decidiu non mirar directamente ao xeo en si, senón centrarse no seu diagrama de fases, a “imaxe” que utilizan os físicos para comprender como coexisten o xeo, a auga líquida e o vapor dependendo da temperatura e a presión. Resulta que hai un lugar “máxico” nese mapa, un pequeno lugar chamado “Punto da Tripla Fase” onde as tres fases conviven en igual estabilidade e perfecto equilibrio. É un límite delicado e a auga non “sabe” do todo se actuar como gas, líquido ou sólido.

Utilizando simulacións informáticas avanzadas, investigadores españois visualizaron con éxito o movemento das moléculas na superficie do xeo. Observou que xusto no punto triplo apareceu unha película, aínda que moi delgada, de só nanómetros de espesor. Iso é unha milmillonésima parte dun metro.

É nese momento invisible cando xorde a cuestión da historia. De feito, se as simulacións mostran unha capa de líquido case imperceptible, por que moitos experimentos de física reais informan películas máis grosas que conteñen máis auga líquida?

A orixinalidade do traballo de McDowell reside precisamente na súa explicación desta diferenza. Os investigadores din que a confusión histórica débese ao feito de que a maioría dos experimentos realizáronse inadvertidamente e lixeiramente desequilibrados.

“O equilibrio é un pouco”, dixo McDowell. Podes achegarche tanto como queiras, pero nunca estarás alí. “Incluso as desviacións máis pequenas poden desequilibrarse gravemente, o que fai moi difícil medir estas cousas”.

É como tentar manter en equilibrio unha pelota sobre unha pirámide. O máis mínimo sopro de aire, a máis mínima vibración substituirao. O mesmo sucede no laboratorio. Mesmo lixeiramente lonxe do punto triplo, as condicións cambian dramaticamente e a capa líquida parece espesarse.

O estudo detalla que debido ás inusuais propiedades de densidade da auga, o espesor da película líquida preto do punto de equilibrio é limitado. Nestas condicións específicas, o xeo sólido atópase nun estado “energéticamente mellor” que a auga líquida. Noutras palabras: a natureza fai “esforzos” para manter a auga líquida nunha superficie conxelada.

Pero este descubrimento non se limita á teoría molecular. Pola contra, combinando teorías de distintas disciplinas físicas, McDowell tamén logrou explicar os fenómenos macroscópicos, é dicir, os observados a primeira ollada. Por exemplo, puido ver como pequenas pingas condensábanse sobre a película, provocando unha “humectación parcial”.

Aquí volvemos aos flocos de neve e ás columnas gregas, porque é aquí, nesta capa invisible, onde ten a súa orixe a “montaña rusa” de formas mencionada ao principio.

Esta secuencia de transicións na forma dos cristais de neve está relacionada cos cambios no espesor da película prefundida que se producen na superficie do xeo, explicou McDowell. “Exhibe transicións de fase superficial, e en cada transición, hai cambios repentinos nas propiedades e a taxa de crecemento da superficie”.

Para entendelo mellor, podemos imaxinar que están a construír un edificio feito de ladrillos (cristais de xeo). Se o “cemento” (capa líquida) cambia repentinamente as súas propiedades e vólvese máis esvaradío ou pegañento nun lado do edificio, esa parede crecerá a un ritmo diferente que as outras paredes. Cando as caras e os lados do cristal crecen a diferentes ritmos, impulsados ​​polo comportamento das microcapas, emerxen diferentes xeometrías: desde columnares ata en forma de laxa.

McDowell espera que o seu traballo agora poida aplicarse á física atmosférica (a base para comprender o clima), a ciencia da fricción e comprender aínda mellor a mecánica da patinaxe, un deporte que se basea nunha rareza física que, sinceramente, aínda non entendemos do todo.

Aínda así, como admite o propio McDowell, o problema non está do todo resolvido. Por iso, os investigadores agora planean estudar como a fricción afecta a suavidade do xeo e, un factor crave no mundo real, como as impurezas afectan o espesor da película de xeo. Porque na natureza a auga nunca está completamente soa. Esta investigación confirma que Faraday tiña razón, iso é seguro, aínda que a realidade é moito máis complexa e matizada do que imaxinaba.

FONTE: Jose M. Nieves/abc.es/ciencia

A primeira galaxia 'xemelga' da Vía Láctea é tan antiga que non debería existir

Unha galaxia barrada é un tipo de galaxia en espiral cunha estrutura moi particular. A diferenza das espirais normais, nas que os brazos nacen directamente do núcleo, posúen unha estrutura central en forma de barra brillante de estrelas, desde cuxos extremos nacen devanditos brazos e que están formados por gas e po. O exemplo máis evidente? A Vía Láctea, na que se atopa o noso sistema solar.

Pois ben, un equipo de investigadores da Universidade de Pittsburgh identificou a galaxia barrada máis antiga coñecida. O seu nome é COSMOS-747706 e foi dada a coñecer durante a 247ª reunión da American Astronomical Society. O seu interese non só radica no seu parecido coa Vía Láctea, senón tamén a súa antigüidade. Ao parecer, empezou a formarse só 2.000 millóns de anos despois do Big Bang, o que desafiaría os modelos de formación e evolución galáctica utilizados ata a data.

Os datos sobre os que se basea o estudo, que foron obtidos polo Telescopio Espacial James Webb e o Keck I de Hawai, demostran que esta galaxia barrada empezou a formarse hai uns 11.500 millóns de anos e que, por tanto, adquiriu unha forma complexa moito antes do previsto.

O estudo, liderado polo astrofísico Daniel Ivanov, detalla como COSMOS-747706 posúe unha disposición lineal de estrelas e gas no seu núcleo. Esta característica é fundamental porque actúa como un motor que fornece combustible cara ao buraco negro central e regula o nacemento das estrelas.

A detección dunha estrutura como esta en o universo primitivo suxire que o ordenamento cósmico non foi un proceso lento e tardío. Ata o de agora, pensábase que as primeiras galaxias eran discos caóticos e irregulares sen unha arquitectura interna definida. Con todo, a existencia desta xemelga da Vía Láctea obriga aos astrónomos para reformularse o cronograma espacial.

Para lograr esta confirmación, os expertos utilizaron o instrumento Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration do observatorio Keck I. Esta ferramenta permitiu obter unha resolución sen precedentes, evitando as distorsións habituais que provoca o efecto de lensing ou lente gravitacional. Ao analizar o redshift ou desprazamento ao vermello mediante técnicas espectroscópicas, o equipo eliminou calquera incerteza sobre a distancia e a idade real deste obxecto celeste.

A importancia desta análise radica en que ofrece unha proba observacional directa fronte ás simulacións teóricas previas. Aínda que algúns modelos matemáticos xa suxerían a presenza de galaxias barradas hai 12.500 millóns de anos, non se dispoñía dunha evidencia empírica tan sólida.

O traballo, que contou co respaldo do Space Telescope Science Institute operado pola NASA, ten unha importancia capital para a astrofísica. E é que comprender como se formou esta xemelga da Vía Láctea permitirá aos científicos axustar os parámetros sobre como o gas flúe nos sistemas masivos.

A presenza desta barra indica que a galaxia xa era madura e capaz de procesar a súa materia interna cunha eficiencia sorprendente para a súa antigüidade. É dicir, o universo temperán era capaz de xerar estruturas estables a unha velocidade que se cría imposible. Agora só queda pescudar se COSMOS-74706 é unha excepción ou a norma no amencer cósmico.

FONTE: Rubén Badillo/nationalgeographic.com.es/ciencia

Crean un material 100 veces máis delgado que un cabelo que permitiría fabricar chips cuánticos perfectos

Hai materiais que non se ven a primeira ollada, pero que poden transformar por completo os dispositivos que usamos cada día. Un deles é o disulfuro de molibdeno (MOS₂), un cristal bidimensional co grosor dun só átomo. Aínda que xa se sabía que este material tiña propiedades electrónicas prometedoras, a súa integración en circuítos reais a gran escala seguía sendo un reto técnico difícil de superar. Ata o de agora.

Un grupo de investigadores surcoreanos logrou un avance que podería marcar un antes e un despois na fabricación de chips: desenvolveron unha estratexia que permite cultivar capas de MOS₂ sen erros nin imperfeccións en superficies do tamaño dunha oblea de silicio. Publicárono na revista Nature Electronics, e os resultados non só destacan pola súa calidade técnica, senón por abrir a porta a unha electrónica cuántica máis estable, máis pequena e máis eficiente.

O MOS₂ pertence a unha familia de materiais coñecidos como dicloruros de metais de transición, que na súa forma máis delgada poden reducirse a unha soa capa atómica. Estas capas teñen propiedades electrónicas únicas, entre elas a capacidade de conducir electricidade de forma controlada, algo esencial na fabricación de transistores.

Ademais, a diferenza do grafeno, o MOS₂ ten unha estrutura de banda cun “gap” (unha separación enerxética entre os niveis ocupados e os baleiros), o que lle permite funcionar como un verdadeiro semicondutor. Isto significa que pode acenderse ou apagarse como un interruptor, unha calidade crave para os circuítos lóxicos que forman a base de todos os dispositivos electrónicos.

O problema ata o de agora era a dificultade para crear capas deste material que fosen totalmente uniformes e sen defectos a escalas grandes, como as que se requiren para fabricar chips completos. A solución proposta polo equipo de Corea do Sur baséase nunha mellora precisa dunha técnica xa coñecida: o crecemento epitaxial. 

Crecemento de cristais de MOS₂ segundo o ángulo do substrato de zafiro: a inclinación do substrato guía a forma e orientación dos grans, favorecendo unha estrutura máis ordenada e sen defectos conforme aumenta o ángulo vicinal / Nature Electronics 

O estudo presenta unha técnica baseada na chamada epitaxia de van der Waals sobre substratos vicinais, unha modalidade na que os átomos se depositan sobre unha superficie de zafiro lixeiramente inclinada. Este tipo de superficies ten chanzos atómicos naturais, que actúan como guías para o crecemento ordenado do cristal.

Grazas a este enfoque, os investigadores puideron controlar como se fusionan os pequenos grans cristalinos do MOS₂ durante o crecemento. Isto foi clave para evitar a aparición de defectos nas unións entre grans, que adoitan actuar como puntos de dispersión para os electróns e arruinar a coherencia cuántica do material.

En palabras do propio artigo, “reportamos un crecemento epitaxial de monocapas de MOS₂ en escala de oblea, no que os defectos se minimizan mediante o control cinético da coalescencia en substratos de zafiro vicinal”.

Esta afirmación resume un proceso meticuloso que inclúe axustes na temperatura, a presión e a velocidade de crecemento, para garantir que cada átomo colóquese no lugar correcto.

O obxectivo final destas melloras non é só estrutural, senón funcional. Os autores do estudo avaliaron a calidade electrónica das capas de MOS₂ producidas mediante esta técnica e observaron fenómenos típicos do transporte cuántico. Por exemplo, detectaron efectos Hall cuánticos e un fenómeno chamado localización débil, ambos os sinais de que os electróns se moven sen interrupcións e manteñen a súa fase cuántica.

Segundo o artigo, “as canles resultantes exhiben transporte coherente, manifestado como localización débil e o inicio de efectos Hall cuánticos a baixa temperatura, así como unha mobilidade Hall de 1.200  cm² V⁻¹ s⁻¹”.

Estas cifras non só son impresionantes por si mesmas, senón porque se lograron nun material dunha soa capa atómica, estendido a gran escala. Isto indica que non se trata dun experimento puntual sobre unha mostra microscópica, senón dunha tecnoloxía que pode aplicarse en procesos industriais.

Un dos pasos máis importantes do estudo foi demostrar que estas capas de MOS₂ podían usarse para fabricar transistores de efecto de campo (FETs), o compoñente básico de calquera circuíto electrónico. Os investigadores crearon unha matriz de 64 transistores utilizando o seu material, e os resultados foron moi alentadores.

Os dispositivos mostraron unha mobilidade media de aproximadamente 100  cm² V⁻¹ s⁻¹ a temperatura ambiente, e unha pendente subumbral mínima (subthreshold swing) de ao redor de 65  mV dec⁻¹, unha medida que indica canta enerxía necesítase para activar o transistor. Canto máis baixo este valor, máis eficiente é o dispositivo.

Este rendemento supera o de moitas outras técnicas previas de crecemento de MOS₂ e achégase aos límites teóricos de eficiencia para este tipo de materiais. Isto confirma que o control preciso de defectos non é só un logro académico, senón unha mellora práctica que pode impactar o deseño de novos chips.

Máis aló das cifras concretas, o que fai especial este avance é a súa escalabilidade e aplicabilidade. Lograr cristais sen defectos a escala de oblea implica que esta tecnoloxía podería integrarse en procesos industriais actuais, sen necesidade de redeseñar desde cero as fábricas de semicondutores.

O feito de que o material permita un transporte cuántico coherente e funcione ben en temperaturas baixas e altas convérteo nun candidato ideal para o desenvolvemento de electrónica cuántica, sensores ultrasensibles, computación de baixa potencia e novos tipos de memoria.

Ademais, os investigadores destacan que o proceso pode adaptarse a outros materiais bidimensionais, o que abre aínda máis posibilidades. O estudo, en definitiva, non é só unha demostración técnica, senón un paso realista cara a unha nova xeración de dispositivos máis pequenos, eficientes e cuánticos.

FONTE: Eugenio M. Fernández Aguilar/muyinteresante.com

A era dos peixes comezou tras unha extinción masiva fai 445 millóns de anos

A era dos peixes comezou tras unha extinción masiva hai 445 millóns de anos / EFE

Os momentos de extinción masiva de especies que viviu a Terra foron claves para a diversificación evolutiva. O estudo de novos datos de fósiles revelou que os peixes con mandíbula xurdiron hai 445 millóns de anos, cando unha glaciación acabou co 85 % das especies mariñas.

Unha investigación recollida na revista Science Advances describe como do ’caos biolóxico’, ocorrido naquel momento, coñecido como a extinción masiva do Ordovícico tardío, xurdiu unha riqueza sen precedentes de vida vertebrada.

O período Ordovícico, que abarca aproximadamente desde hai 486 a 443 millóns de anos, foi unha época na que a Terra tiña un aspecto moi diferente: Gondwana (un supercontinente que agrupaba o que hoxe é Sudamérica, África, Australia, a Antártida, a India e Madagascar) dominaba o planeta, rodeado de mares pouco profundos. Os polos estaban libres de xeo e a auga era cálida.

Pero chegou un momento no que os mares secáronse como esponxas e deron paso a grandes glaciares. Nese momento de alteracións, un grupo de peixes chegou a dominar a todos os demais abrindo paso ao que hoxe coñécese como os vertebrados con mandíbulas.

"Demostramos que os peixes con mandíbulas lograron facerse dominantes cando ocorreu este evento", afirma unha das autoras do estudo, Lauren Sallan, investigadora do Instituto de Ciencia e Tecnoloxía de Okinawa, en Xapón.

"Aínda que non coñecemos as causas daquela extinción masiva, si sabemos que houbo un claro antes e despois do evento. Os rexistros fósiles demóstrano", engade nun comunicado.

A extinción produciuse en dúas ondas: primeiro, o planeta pasou rapidamente dun clima de efecto invernadoiro a un de glaciación, cubrindo a maior parte de Gondwana con glaciares que secaron os hábitats oceánicos pouco profundos.

Uns millóns de anos máis tarde, xusto cando a biodiversidade comezaba a recuperarse, o clima volveu cambiar, derritiendo os casquetes polares e afogando a vida mariña, xa entón adaptada ao frío, con auga cálida, sulfúrica e sen osíxeno.

Durante e despois destas ondas de morte, moitos vertebrados quedaron confinados en refuxios ou recunchos illados e, grazas a iso tiveron vantaxe, como foi o caso dos gnatóstomos (vertebrados caracterizados por posuír mandíbulas articuladas).

"Reunimos datos de rexistros fósiles de 200 anos de paleontoloxía do Ordovícico tardío e o Silúrico temperán creando unha nova base de datos que nos axudou a reconstruír os ecosistemas dos refuxios", sinala outro dos investigadores, Wahei Hagiwara, do mesmo centro.

Os investigadores viron que, ao estar confinados en áreas xeograficamente pequenas con moitos ocos abertos no ecosistema deixados polos vertebrados sen mandíbulas e outros animais mortos, os gnatóstomos puideron habitar repentinamente unha ampla gama de ecosistemas diferentes.

Unha tendencia similar obsérvase nos pinzóns de Darwin nas illas Galápagos, que aproveitaron as novas oportunidades para diversificar a súa dieta e sobrevivir, e, co tempo, os seus picos evolucionaron ata adoptar diferentes formas para adaptarse mellor ao espazo que chegaron a ocupar.

Mentres os peixes con mandíbulas quedaron atrapados no sur de China, os seus parentes sen mandíbulas continuaron evolucionando en paralelo noutros lugares, dominando os mares durante os seguintes 40 millóns de anos.

Os gnatóstomos diversificáronse en moitas formas diferentes de peixes de arrecife, algúns dos cales tiñan estruturas bucais alternativas. Pero segue sendo un misterio por que os peixes con mandíbulas, entre todos os demais sobreviventes, chegaron a dominar máis tarde unha vez que se estenderon desde os refuxios.

Os investigadores descubriron que, en lugar de borrar o pasado, a gran extinción provocou unha especie de reinicio ecolóxico. Os primeiros vertebrados ocuparon os nichos que deixaron baleiros os conodontos e os artrópodos, reconstruíndo a mesma estrutura ecolóxica, pero con novas especies.

Este patrón repetiuse ao longo do Paleozoico tras os eventos de extinción provocados por condicións ambientais similares, formando o que os autores do estudo denominan "ciclo recorrente de reinicio da diversidade".

FONTE: farodevigo.es

Confirmado: Toumaï, o noso primeiro antepasado, xa camiñaba erguido hai case sete millóns de anos

Cranio do Sahelanthropus Toumaï (CNRS)

En xullo de 2001, un equipo de científicos da Universidade de Poitiers tropezou, en pleno deserto de Djurab, en Chad, con algo que non debería estar alí. Un cranio deformado e case completo que asomaba entre a area, o resto fósil dun antiquísimo antepasado noso que estaba a piques de dinamitar todo o que criamos saber sobre as nosas orixes. Chamárono Toumaï (’Esperanza de vida’ no idioma local dazaga), pero a ciencia rexistrouno como Sahelanthropus tchadensis. Cunha antigüidade de entre 6 e 7 millóns de anos, o fósil non só é o hominino máis antigo xamais atopado, senón que se converteu tamén nun dos máis polémicos.

Ata ese momento, a teoría predominante era a chamada ’East Side Narrativa’: a idea de que a humanidade naceu xusto nese período, pero exclusivamente no Val do Rift, en África Oriental, tras a formación dunha barreira xeolóxica que separou aos devanceiros dos humanos dos chimpancés.

Pero Toumaï estaba moi lonxe de alí, en África Central, a 2.500 quilómetros ao oeste do Rift. Ademais, tiña unha desconcertante mestura de trazos: posuía o cerebro dun simio, pero cun rostro humano, máis parecido ao de devanceiros moito máis recentes.

Un dos trazos que máis diferenza a un simio dun devanceiro humano é a bipedestación, é dicir, a capacidade de camiñar ergueito sobre as dúas pernas. E a primeira teoría sinalaba que Toumaï era ’un dos nosos’ baseándose na posición do foramen magnum (o oco na base do cranio por onde se conecta a columna). Ao estar situado cara abaixo e non cara atrás, suxería que Toumaï mantiña a cabeza ergueita sobre un corpo vertical.

Con todo, a comunidade científica non tardou en dividirse. Voces críticas, como a do antropólogo Milford Wolpoff, suxeriron que Sahelanthropus podería ser simplemente un antepasado dos gorilas, ou un simio extinguido sen relación directa connosco. Os escépticos, sinxelamente, consideraban que non había probas suficientes para dicir que era un hominino.

Comparación de cranios, cúbitos e fémures dun chimpancé (esquerda), Sahelanthropus (centro) e Australopithecus (dereita) Scott Williams/NYU and Jason Heaton/University of Alabama Birmingham 

A cousa complicouse aínda máis co estudo tardío dun fémur, achado tamén en 2001 xunto ao cranio pero que permaneceu nas pavías científico durante case dúas décadas. Houbo que esperar ata 2022 para que o estudo detallado dese óso, (e de dous cúbitos do antebrazo) fose finalmente publicado.

E, unha vez máis, os resultados foron contraditorios. O fémur, de feito, suxería que Toumaï podía camiñar ergueito, confirmando así o seu status de homínino; pero os ósos dos brazos indicaban claramente que pasaba gran parte do seu tempo subindo polas árbores. Un explorador híbrido que andaba, pero que ao mesmo tempo se negaba a abandonar a seguridade das ramas altas.

Hoxe, Sahelanthropus tchadensis ocupa un lugar privilexiado nas vitrinas da paleontoloxía, pero a súa verdadeira identidade segue baixo a lupa.

Agora, unha nova análise realizada por un equipo de antropólogos baixo a dirección de Scott Williams, da Universidade de Nova York, acaba de ofrecer as primeiras probas contundentes de que Sahelanthropus tchadensis era, efectivamente, bípedo. O novo estudo acábase de publicar en Science Advances.

Utilizando tecnoloxía 3D xunto a outros métodos de análises, o equipo logrou identificar no fémur de Toumaï unha característica que é exclusiva dos bípedos: o tubérculo femoral, que é o punto de unión do ligamento máis grande e potente do corpo humano (o ligamento iliofemoral), que é vital para camiñar ergueito.

"Sahelanthropus tchadensis -asegura Williams- era esencialmente un simio bípedo que posuía un cerebro do tamaño dun chimpancé e probablemente pasaba unha parte significativa do seu tempo entre as árbores. Pero a pesar da súa aparencia, estaba adaptado a usar a postura bípeda".

No seu estudo, os investigadores adicionalmente compararon os ósos de Toumaï cos de especies vivas e fósiles, incluída a Australopithecus ’Lucy’, un devanceiro humano temperán achado a principios dos anos 70 e que viviu fai aproximadamente entre catro e dous millóns de anos.

A análise revelou tres características que apuntan directamente ao bipedismo de Toumaï: ademais da presenza do xa citado tubérculo femoral, tamén acharon unha torsión natural no fémur, que axuda ás patas para apuntar cara a adiante, facilitando a marcha. E por último a presenza de glúteos similares aos dos primeiros homininos que foron capaces de manter as cadeiras estables, o que facilita o estar de pé, camiñar ou correr.

Williams e o seu equipo acharon tamén que Sahelanthropus tiña un fémur relativamente longo en relación coa súa cúbito, outra evidencia de bipedalismo. Os investigadores sinalan que os simios teñen brazos longos e patas curtas, mentres que os homínidos teñen patas relativamente longas. E aínda que Sahelanthropus tiña patas moito máis curtas que os humanos modernos, eran máis longas que as dos simios e achegábanse ás de Australopithecus en canto a lonxitude relativa do fémur, o que suxire outra adaptación ao bipedalismo.

"A nosa análise destes fósiles -conclúe Williams- ofrece evidencia directa de que Sahelanthropus tchadensis podía camiñar sobre dúas patas, o cal demostra que o bipedismo evolucionou cedo na nosa liña e a partir dun devanceiro que, con todo, parecíase máis aos chimpancés e bonobos actuais".

FONTE: José Manuel Nieves/abc.es/ciencia