Luz actínica

La semana pasada, en pleno síndrome post-vacacional, me encontré con este vídeo grabado en un acuario. Después de verlo y relajarme (que falta me hacía), me puse a pensar y me surgió esta pregunta: ¿a qué se debían esos tonos entre azulado y violeta que teñían la imagen?

La verdad es que no lo sabía, pero investigando un poco descubrí que era debido a la luz utilizada para iluminar el acuario, conocida como luz actínica. Y hay una buena razón para hacerlo, más allá de motivos estéticos. Esa luz es la que reciben los corales y otros seres vivos que se encuentran en el límite de la llamada zona fótica, que es como se llama la zona en la que penetran los rayos solares. La profundidad a la que llegan éstos es muy variable y depende de varios factores. Uno de ellos es su inclinación; cuanto más alto en el horizonte se encuentre el Sol y más vertical sean sus rayos, mayor será su poder de penetración. Otro factor muy importante es la turbidez del agua, que depende de las partículas en suspensión que contenga. No es lo mismo el agua de un pantano, que el agua cristalina de algunas regiones tropicales. En el primer caso, el límite de la zona fótica puede situarse a menos de un metro de la superficie, mientras que en el segundo caso puede superar ampliamente el centenar de metros.

Por un motivo o por otro, lo que ocurre es que, al penetrar en el agua, ésta actúa como un filtro de la luz. Hay que tener en cuenta que la luz visible, aquella que el ojo humano puede captar, es en realidad un conjunto de ondas electromagnéticas con distintas longitudes de ondas, comprendidas entre los 400 y  los 750 nanómetros. Cada una de estas longitudes de onda es percibida por nuestro ojo como un color diferente, que van desde el violeta al rojo. El azul, por ejemplo, tiene una longitud de onda de 450 nanómetros.

(Fuente)

Cuanto mayor es la longitud de onda de la radiación que se considere, menor es su poder de penetración. Así, la luz roja es la primera en ser filtrada, ya que sólo puede penetrar una corta distancia. A medida que los rayos solares alcanzan una mayor profundidad, pierden sus rayos naranjas y amarillos, y así sucesivamente con el resto de colores del espectro visible. De todos ellos, la luz azul y violeta es la que tiene un mayor poder de penetración. Precisamente se llama luz actínica a la que tiene una longitud de onda que oscila entre los 400 y los 480 nm. Es decir, su luz es una combinación de azules y violetas.

¿Y cuál es el papel que juega la luz actínica en todo esto? Pues es fundamental para el desarrollo de corales y otros organismos marinos, ya que estimula el crecimiento de las llamadas zooxantelas.

Las zooxantelas son microalgas unicelulares que viven en simbiosis con los corales. Por un lado, los corales proporcionan a estas algas un hogar y, a través de su respiración celular, dióxido de carbono y agua. Por otro lado, las zooxantelas aprovechan la luz actínica, junto con el dióxido de carbono y el agua que reciben de los corales, para realizar la fotosíntesis. Como resultado producen oxígeno y otros nutrientes, tales como azúcares y lípidos, que el coral utiliza en su respiración celular, cerrando el círculo.

Las zooxantelas, vistas al microscopio (fuente)

Las zooxantelas también son las responsables de los colores tan vivos que tienen los corales. En particular, esos tonos verdes fosforescentes que se veían en el vídeo se deben a la clorofila, la molécula que juega un papel fundamental en la fotosíntesis y que permite a las algas -y también a las plantas, por supuesto- obtener energía de la luz solar.

Arrecife de coral en el Mar Rojo (Crédito: Carlos Villoch)

Esa simbiosis perfecta entre corales y zooxantelas es la clave de su éxito en los océanos. Especialmente maravillosa es la Gran Barrera de Coral, el mayor arrecife de coral del mundo, que se extiende a lo largo de más de 2500 kilómetros por el Mar del Coral, cerca de Australia. Es una estructura tan impresionante que se divisa desde el espacio. 

Impresionante vista aérea de la Gran Barrera de Coral (fuente)

Desgraciadamente, los corales se están viendo muy afectados por el cambio climático. Al calentarse las aguas donde habitan, el coral se "estresa" y rompe el delicado equilibrio con las zooxantelas, expulsándolas. Entonces el coral pierde su coloración habitual, pasando a adquirir un tono blancuzco. Y lo que es peor, si esta situación se prolonga demasiado tiempo y la colonia de zooxantelas no se recupera, el coral acaba muriendo. Este proceso es lo que se conoce como "blanqueo de coral".

En primer plano, un coral blanqueado; al fondo, uno sano (fuente)

Un último detalle para finalizar. Cuando ya tenía prácticamente terminada la entrada, se me ocurrió consultar el diccionario (sí, a veces hago estas locuras, XD). Así me enteré que, según la RAE, actinismo es la acción química de las radiaciones electromagnéticas, en especial las luminosas. Y que esta palabra deriva de la palabra griega que significa rayo luminoso.

P.D. – Esta entrada participa en la XIV Edición del Carnaval de Química que organiza en esta ocasión Bernardo Herradón desde Educación Química. También participa en el XII Carnaval de Biología que organiza Raúl de la Puente en Blog de Laboratorio.

La máquina de Rube Goldberg más grande del mundo

Tiene gracia que, apenas unos días después de enseñar por aquí el montaje que unos científicos y artistas británicos habían hecho para el Science Museum, me encuentre con esto. Un equipo de estudiantes de ingeniería de la Universidad de Purdue acaba de construir la máquina de Rube Goldberg más grande del mundo, con 300 pasos, batiendo su propio récord que habían establecido el año pasado con 244 pasos. La máquina en cuestión se presentó y ganó la edición número 25 del concurso nacional de máquinas de Rube Goldberg que se celebra anualmente en Purdue desde 1988 (aunque una edición sólo para estudiantes de dicha universidad ya se empezó en 1949).

El equipo empleó más de 5.000 horas en construir la máquina, cuya simple tarea consistía en inflar un globo para luego explotarlo. A modo de homenaje, el equipo realizó, entre otras muchas tareas, aquellas que se habían requerido en ediciones anteriores, como pelar una manzana, hacer un zumo de naranja, tostar pan, preparar una hamburguesa, encender una bombilla, poner un CD y afilar un lápiz.  

Lo más novedoso de esta máquina consiste en un sistema de dos plataformas independientes que, al girar, se acoplan y muestran nuevos elementos de la máquina. A diferencia del monstruoso montaje de On the Move, esta máquina tiene unas limitaciones impuestas por las bases del concurso (un mínimo de veinte pasos en no más de dos minutos). Compactar tantas acciones en la máquina es uno de sus grandes méritos. Aunque se echa de menos no poder verla más de cerca y apreciar en detalle todo lo que ocurre en ella. 

Una última cosa, ¿seguro que esta máquina es más grande que la de On the Move?

El Ártico en movimiento

Después de las mini-vacaciones de Semana Santa, voy a necesitar ver más vídeos como éste (buena música y mejores imágenes) para llegar vivo al viernes...Que lo disfrutes, a ser posible en HD, a pantalla completa y a todo volumen.

Remolinos de polvo en Marte

Este vídeo podía haberse grabado en un desierto de Estados Unidos, donde los remolinos de polvo veraniegos son realmente espectaculares. Pero lo cierto es que se ha producido muchísimo más lejos, en la llamada Amazonis Planitia, situada en el hemisferio norte de Marte, una enorme llanura volcánica cubierta de polvo. Hace un mes, la sonda Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ya captó en la misma región un enorme remolino de casi un kilómetro de altura. Pero éste es todavía más impresionante: tiene la anchura de un campo de fútbol y se eleva la friolera de 20 kilómetros sobre la superficie marciana. El vídeo empieza con la imagen captada por la cámara de alta definición HiRISE que lleva la MRO, a partir de la cual los científicos de la NASA han recreado el aspecto del remolino si pudiésemos contemplarlo desde la mismísima atmósfera de Marte.

Como ocurre en nuestro planeta, los remolinos de polvo marcianos se producen por el calentamiento de la superficie, sobre todo en verano. Cuando el intenso Sol incide sobre el suelo marciano, éste calienta a su vez el aire próximo a la superficie, creando bolsas de aire caliente que empiezan a ascender. Cuando la diferencia de temperatura entre ese aire y el que se encuentra por encima es lo bastante grande, la bolsa de aire caliente puede expandirse y elevarse. Entonces el aire empieza a arremolinarse y se convierte en un torbellino que absorbe partículas de polvo y otros materiales sueltos, dando lugar a una nube giratoria, alta y estrecha. Esto es, un remolino de polvo.

En la Tierra, los remolinos de polvo apenas alcanzan unos centenares de metros. Pero en Marte, donde el polvo es omnipresente, los remolinos son más espectaculares todavía. Pueden llegar a alcanzar varios kilómetros de altura y proyectan una sombra alargada en la superficie, gracias a la cual los científicos pueden calcular la extensión vertical del remolino. Sólo algunos tornados terrestres pueden llegar a semejantes cotas.

Los expertos piensan que estos remolinos de polvo marcianos pueden desempeñar un papel muy importante en el clima del planeta rojo, puesto que inyectan una gran cantidad de polvo en la atmósfera. El aire polvoriento absorbe luz del Sol, calienta la parte alta de la atmósfera y altera la distribución de los vientos en todo el planeta. Estos mismos vientos se encargan de repartir el polvo por la atmósfera hasta que el cielo queda cubierto por una capa tenue y polvorienta. Entonces, la luz del Sol deja de calentar el suelo y el efecto se frena. Cuando llega el otoño, el polvo acumulado en la atmósfera se asienta de nuevo. Como dice el científico William K. Hartmann, "el otoño en Marte se caracteriza por la caída del polvo, y no de hojas de los árboles".

En cualquier caso, el estudio de los remolinos de polvo marcianos se encuentra en una fase primitiva. Serán necesarios recopilar muchos más datos para conocer el verdadero impacto de este fenómeno en el clima de Marte.

On the Move, la máquina alucinante

Esta instalación, creada para el Science Museum londinense, se llama On the Move y es la más alucinante, original y delirante que recuerdo haber visto en mucho tiempo. Fue construida por científicos y artistas ingleses en un almacén abandonado en Cormwall con la idea de transmitir el concepto de transferencia de energía. Utilizaron para ello de todo: desde un pato de goma a un esqueleto, pasando por un dinosaurio robot, un avión de madera y cientos de elementos más. ¡Si hasta hay una planta carnívora! Y sobre todo, mucha, muchísima imaginación. (Sólo el principio, con la luz entrando por la rejilla de la puerta y quemando una cuerda gracias a una lupa, es sencillamente genial.) La máquina es tan increíblemente compleja que se puso en funcionamiento una única vez.

Aunque en español no tienen un nombre concreto, este tipo de dispositivos que realizan una tarea relativamente sencilla de la manera más complicada posible se suelen llamar máquinas de Rube Goldberg. Su nombre se debe a un ingeniero, dibujante y escultor estadounidense que creó en la década de 1920 tiras cómicas con las invenciones de un imaginario profesor Lucifer Gorgonzola Butts.

El profesor Butts y la servilleta que funciona sola (fuente)

En España, seguro que los más veteranos recuerdan la revista TBO y su sección presentada por el profesor Franz de Copenhague. O más recientemente, el Efecto Mariposa dentro del programa televisivo El Hormiguero. Pero hay que admitir que ninguna tan elaborada como ésta.

Las estrellas vistas desde la ISS

Debe ser un verdadero espectáculo subir a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) y contemplar las estrellas desde ese marco incomparable, a más de 350 kilómetros de la superficie terrestre. Pero, aunque hemos visto fotos alucinantes de la Tierra captadas desde allí arriba, los astronautas de la ISS se prodigan menos a la hora de fotografiar el cielo estrellado. Como explica Daniel Marín en su blog, el movimiento de la ISS alrededor de la Tierra y el resplandor de la parte de nuestro planeta iluminada por el Sol impiden captar imágenes con una exposición lo suficientemente larga como para que aparezcan estrellas.

Por suerte, la tecnología avanza y las nuevas cámaras permiten capturar las estrellas en todo su esplendor. Y entonces se pueden hacer maravillas como este timelapse, realizado con fotografías del astronauta de la NASA Don Pettit y luego editado por Alex Rivest, a su vez aspirante a astronauta. Un timelapse en el que el espectáculo es doble –la Tierra y las estrellas- y que merece la pena ver más de una vez para no perderse detalle de lo que pasa tanto arriba como abajo.