Duplicar mediante la rugosidad de una superficie la transferencia de calor en ciertos sistemas de disipación

Mediante un nuevo análisis de texturas de superficies se podría mejorar la transferencia de calor en dispositivos muy diversos, que van desde chips de ordenador hasta centrales eléctricas.

Los sistemas de enfriamiento que usan un líquido que cambia de fase (como por ejemplo agua que hierve sobre una superficie) pueden desempeñar un papel importante en muchas tecnologías en desarrollo, incluyendo a sistemas de concentración de energía solar y microchips avanzados. Pero alcanzar un conocimiento profundo sobre cómo exactamente funcionan esos sistemas y qué tipos de superficies maximizan la transferencia de calor, no ha sido posible hasta ahora.

En un estudio reciente, unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, han comprobado que dotar a una superficie con una textura rugosa relativamente simple, trabajada a microescala, puede aumentar de modo espectacular (hasta más del doble) la transferencia de calor.

Este enfoque podría resultar mucho menos complejo y más duradero que las estrategias que mejoran la transferencia de calor creando texturas trabajadas a escala nanométrica. La nueva investigación también proporciona un marco teórico para analizar el comportamiento de tales sistemas, indicando el camino a seguir para obtener mejoras aún mayores.

La disipación de calor es un problema importante en muchos campos, especialmente en la electrónica. El uso de líquidos que cambian de fase para transferir el calor lejos de una superficie ha sido un área de gran interés durante muchas décadas. Pero hasta ahora no se había conseguido una buena comprensión de los parámetros que determinan cómo diferentes materiales, y especialmente la textura de la superficie, pueden afectar a la eficiencia de la transferencia de calor. Debido a la complejidad del proceso de cambio de fase, sólo recientemente se ha alcanzado una capacidad técnica apropiada de manipular superficies para optimizar el proceso, gracias a los avances en la microtecnología y la nanotecnología.

El equipo de Kuang-Han Chu, Ryan Enright y Evelyn Wang ha determinado que la razón por la que la rugosidad de la superficie aumenta grandemente la transferencia de calor es que mejora la acción capilar en la superficie, ayudando a mantener burbujas de vapor "clavadas" a la superficie de transferencia de calor, lo cual demora la formación de una capa de vapor que reduzca significativamente el enfriamiento.

Fuente: Amazings - Noticias de la ciencia y la Tecnología

Panspermia

Panspermia es un término griego que significa “semilla en todo”. La hipótesis de la panspermia establece que los precursores (semillas) de la vida se encuentran por todo el universo y pueden propagarse a través del espacio. Microorganismos viajarían por el espacio en el interior de asteroides, planetoides, cometas o polvo interestelar. Bajo la influencia de la presión de la radiación estelar, estos cuerpos desviarían progresivamente sus trayectorias (deflexión) hasta chocar contra la superficie de los planetas, donde los microorganismos se desarrollarían, si las condiciones existentes lo permitiesen. De ahí que la panspermia establezca que el origen de la vida en la Tierra se originase de este modo.

Origen de la Vida en la Tierra

La Tierra se originó hace 4.540 millones de años por la acreación o acumulación de gas y polvo interestelar. Como consecuencia de la continua colisión de meteoritos, la Tierra permanecía fundida, adquiriendo nuestra actual inclinación y originándose la formación de la Luna.

Pero llegó un tiempo en el que los bombardeos cósmicos cesaron, lo que provocó que el planeta se enfriase y permitiese la aparición de la corteza terrestre. El agua proveniente de los asteroides y cometas se condensó en forma de nubes, que a su vez formaron los océanos. Finalmente, la Tierra pudo albergar vida al desarrollarse sencillos organismos basados en aminoácidos, que enriquecieron la atmósfera con oxígeno.

Existen multitud de teorías que explican el origen de la vida en la Tierra (Abiogénesis) a partir de materia inorgánica mediante procesos naturales, distinguiéndose según su origen:
 

• Terrestres, que fundamentan la creación de las moléculas orgánicas en las propias colisiones que originaron el planeta o en otras fuentes de energías como la luz ultravioleta o las descargas eléctricas como los rayos.
• Extraterrestres, que argumentan el origen de la vida en objetos (como las condritas, base del 86% de los meteoritos terrestres), moléculas orgánicas o primitivas formas de energía del espacio exterior. Algunos modelos indican que las moléculas orgánicas extraterrestres pudieron formarse en el disco protoplanetario previo a la formación de la Tierra.

Primitiva Vida Extraterrestre

Los fósiles más antiguos de la Tierra (3.500 millones de años) son los estromatolitos y están constituidos por roca formada a partir de capas de sedimentos. Se formaron por colonias masivas de cianobacterias, las precursoras del oxígeno de la atmósfera terrestre.

Las bacterias están presentes en la mayoría de los habitats de la Tierra, dentro de otros seres vivos o en ambientes radiactivos. Algunas de ellas pueden sobrevivir en estado latente durante millones de años a altos niveles de radiación ultravioleta y gamma, así como a la exposición al vacío del espacio.

Sin embargo, la supervivencia en el espacio no está limitada a las bacterias o líquenes. Animales como los tardígrados también pueden vivir durante un tiempo en el vacío del espacio y bajo la radiación solar. Los extremófilos son organismos que también son estudiados por las condiciones extremas en las que pueden sobrevivir.

Los componentes orgánicos a partir de los cuales se sintetizan las moléculas orgánicas son relativamente comunes en el espacio, especialmente fuera del sistema solar, donde no se encuentran volatilizados por la acción del calor solar. Por ello, según la panspermia, un posible precursor de la vida fueron los cometas, cuya compleja materia orgánica se pudo formar a partir de simples compuestos de carbono después de reacciones originadas por radiación ultravioleta.

Otra alternativa pudo ser la aparición de procesos prebióticos en Marte, ya que éste se enfrió antes que la Tierra (cientos de millones de años). La vida fue transportada entonces a la Tierra por material expulsada de Marte por el impacto de asteroides o cometas (el 2% de los meteoritos recogidos en la Tierra provienen de Marte). El ritmo de enfriamiento de nuestro planeta es mucho más lento que el de nuestro vecino, por ello, aquí la vida primitiva pudo desarrollarse a formas más complejas.

Como prácticamente no se ha estudiado el espacio exterior, la teoría de la panspermia es muy difícil de ser contrastada…

Referencias:
http://www.panspermia-theory.com
http://leiwenwu.tripod.com/panspermia.htm

Fuente: CienciaPopular.com

El 'Curiosity' manda su primera foto en color

Imagen de las proximidades del cráter Gale en la que se puede ver la protección que aún conseva la cámara. NASA

El explorador de la NASA 'Curiosity' ha mandado la primera imagen en color en la que se muestra la pared norte y el borde del cráter Gale, una zona de colinas redondeadas y cráteres pequeños en donde la nave aterrizó el pasado lunes en el 'Planeta Rojo'.

Esta imagen demuestra que uno de los instrumentos clave del 'rober', la cámara MAHLI se encuentra en buenas condiciones y permanece fijada en el extremo del brazo robótico del 'Curiosity'. "Es increíble, no puedo esperar para descubrir la cámara y ver lo que nos ofrece", ha declarado Ken Edgett, de la NASA.

La cámara está diseñada para tomar imágenes ampliadas de rocas y otros objetos y también puede hacer planos generales de paisajes. Y aunque aún está cubierta con un protector, cuando se encuente en pleno funcionamiento podrá captar detalles similares al grosor de un cabello humano.

Al mismo tiempo, la Sonda de Reconicimiento de Marte (MRO) ha fotografiado la basura dejada atrás por el 'rover' durante los siete tensos minutos de aterrizaje. Así muestra que el escudo de calor del 'Curiosity' está situado a unos 1.200 metros del lugar de aterrizaje, en una región salpicada de pequeños cráteres.

Los científicos prevén que pasarán semanas o menes hasta que la nave empiece a moverse y se dirija a la montaña de cinco kilómetros de altura situada en el centro del cráter, el objetivo principal de esta misión científica de dos años de duración.

Para los expertos este montículo, conocido como el Monte Agudo, tiene una gran importancia puesto podría haberse formado de los restos de sedimentos que una vez llenaron completamente la cuenca y con su análisis ofrecer un registro geológico muy valioso de la historia de Marte.

'Curiosity' es la apuesta más firme de la agencia espacial estadounidense para 'conquistar' el 'Planeta Rojo', ha costado unos 2.500 millones de dólares, pesa una tonelada, se alimenta con energía nuclear  y tras meses de viaje llegó con éxito a la superficie de Marte el pasado lunes a las 7:32 horas.

Entre sus principales metas está comprender la estructura del planeta, así como buscar posibles restos de vida en el pasado o presente. 

 Fuente: RTVE.es / REUTERS

El papagayo gris, un loro con un pensamiento lógico similar a niños de tres años

Los papagayos grises, que viven en las selvas africanas, tienen un pensamiento lógico similar a los monos y a los niños de tres años, según muestra una investigación llevada a cabo por la Universidad de Viena y el Instituto Científico Konrad Lorenz.

Sin embargo, en el estudio señalan que a diferencia de los monos que necesitan de entrenamiento, el pensamiento de los papagayos es innato.

En el experimento, la científica austríaca Judith Schimidt agitó ante un papagayo dos vasos de plástico, uno de ellos con una nuez en su interior y el otro vacío. Según ha explicado el grupo de investigadores, el animal entiende inmediatamente que la nuez debe estar escondida bajo el vaso que hace ruido.

Los científicos que han participado en la investigación han asegurado que los papagayos grises encuentran siempre la nuez y con la misma velocidad. Además, si de un vaso no sale ningún ruido los animales deducen en todos los casos que la nuez debe estar en el otro vaso o en ninguno de ellos.

El estudio se ha basado en experimentos con seis animales, de entre 10 y 35 años de edad y aparece publicado en la revista científica Proceeding of the Royal Society B.

Fuente: RTVE.es / EFE

Pinzas ultrasónicas para sujetar seres vivos pequeños

Un nuevo dispositivo de tamaño similar al de una moneda pequeña puede manipular mediante ondas sonoras materiales vivos como por ejemplo células sanguíneas (glóbulos) e incluso animales diminutos enteros.

Este singular dispositivo, al que se puede describir como unas pinzas acústicas, es la primera tecnología capaz de atrapar y manipular sin contacto físico directo a un Caenorhabditis elegans, un gusano de un milímetro de largo que es un importante modelo biológico para estudiar enfermedades humanas. Las pinzas acústicas también son capaces de manipular con precisión objetos del tamaño de una célula que son esenciales para muchas áreas de la investigación biomédica básica.

Las pinzas acústicas utilizan ultrasonido, la misma tecnología no invasiva que los médicos usan para captar imágenes del feto en el útero. El dispositivo se basa en un material piezoeléctrico que se mueve bajo la acción de una corriente eléctrica. Las vibraciones pasan a través de transductores adheridos al sustrato piezoeléctrico, donde son convertidas en ondas acústicas especiales que crean campos de presión en el medio líquido donde está el espécimen. Estos campos sujetan al espécimen.

El dispositivo está equipado con un sistema sencillo pero eficaz de control, que permite adecuar las ondas acústicas para sujetar y mover con precisión y de modo no invasivo al espécimen u objeto inorgánico.

El equipo de Tony Jun Huang, de la Universidad Estatal de Pensilvania, cree que su aparato podrá ser fabricado en grandes cantidades de forma fácil y con un coste muy inferior que por ejemplo las pinzas ópticas, una clase de dispositivos que usan láseres para manipular partículas individuales. Las pinzas ópticas necesitan densidades de energía 10 millones de veces mayores que las pinzas acústicas, y los láseres pueden calentar y dañar a las células, a diferencia del ultrasonido.

Las pinzas acústicas son muy versátiles. Con ellas se puede manipular desde una célula individual hasta decenas de miles de células al mismo tiempo.

En la investigación también han trabajado Stephen Benkovic, Xiaoyun Ding, Sz-Chin Steven Lin, Brian Kirby, Hongjun Yue, Sixing Li y Jinjie Shi.

Fuente: Amazings - Noticias de la ciencia y la Tecnología

Disociación antigua entre clima y concentración atmosférica de CO2

Hasta ahora, los estudios del clima han documentado una fuerte correlación entre el clima global y la concentración de dióxido de carbono atmosférico; es decir, durante los períodos geológicos cálidos, persisten las altas concentraciones de dióxido de carbono (CO2), mientras que las etapas más frías se corresponden con niveles relativamente bajos de CO2.

Sin embargo, un grupo de paleoclimatólogos recientemente ha llegado a la conclusión de que hace entre 12 y 5 millones de años el clima estaba desacoplado de las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico. Las nuevas evidencias que respaldan esta conclusión provienen de núcleos de sedimento del lecho marino a gran profundidad bajo el agua, que datan de fines del periodo Mioceno.

Al parecer, en esa época, las temperaturas en una ancha franja del Pacífico Norte estaban entre 5 y 8 grados centígrados (9 y 14 grados Fahrenheit) por encima de las actuales, a pesar de que las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono permanecían bajas, cerca de los valores existentes poco antes de iniciarse la Revolución Industrial.

Lo descubierto por el equipo de Jonathan LaRiviere y Christina Ravelo, de la Universidad de California en Santa Cruz, muestra que los cambios en la circulación oceánica acaecidos en los últimos 5 millones de años hicieron que el clima terrestre pasase a estar acoplado más estrechamente a los cambios en las concentraciones atmosféricas del dióxido de carbono.

Fuente: Amazings - Noticias de la ciencia y la Tecnología

Láminas de grafeno para desalinizar agua con mayor eficacia

Las hojas de grafeno con poros de dimensiones controladas con precisión ofrecen la posibilidad de purificar el agua más eficazmente que con los métodos existentes.

La disponibilidad de agua dulce está disminuyendo en muchas partes del mundo, un problema que se teme que crezca junto con la población mundial. Una fuente prometedora de agua potable es el suministro virtualmente ilimitado de agua de mar, pero hasta ahora la tecnología de la desalinización ha sido demasiado cara para que se extienda su uso de forma generalizada.

Ahora, unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, han dado con un nuevo método, basado en un tipo diferente de material para el filtrado: hojas de grafeno.

El grafeno consiste en una capa carbono de un átomo de espesor. Los átomos, distribuidos por tanto sólo horizontalmente, forman una celosía hexagonal, similar a la de un panal de miel.

El nuevo método de desalinización promete ser más eficiente y posiblemente menos caro que los sistemas de desalinización existentes.

El equipo de Jeffrey Grossman y David Cohen-Tanugi se propuso controlar las propiedades del material a escala atómica, produciendo una hoja de grafeno perforada con agujeros de dimensiones muy precisas. Los investigadores también agregaron otros elementos al material, logrando que los bordes de estas minúsculas aberturas interactuaran químicamente con las moléculas de agua, repeliéndolas o atrayéndolas.

Los científicos quedaron muy agradablemente sorprendidos por lo bien que funcionó el grafeno en las simulaciones digitales, comparado con los sistemas existentes.

Un método común de desalinización, llamado ósmosis inversa, usa membranas para filtrar la sal del agua. Pero estos sistemas requieren una presión sumamente alta, y por tanto también un consumo alto de energía, para forzar el agua a través de gruesas membranas, que son aproximadamente mil veces más gruesas que el grafeno.

El nuevo sistema con grafeno opera a una presión mucho más baja, y gracias a ello debería ser capaz de purificar el agua a un costo mucho más bajo.

El nuevo sistema basado en el grafeno es capaz de hacer su trabajo cientos de veces más rápido que las técnicas actuales, con la misma presión que éstas. O, alternativamente, el sistema puede funcionar con una velocidad similar a la de los sistemas actuales, aunque con presiones más bajas que las de estos.

Fuente: Amazings - Noticias de la ciencia y la Tecnología