miércoles, 23 de marzo de 2011

LA VIDA DE DARWIN

Charles Darwin es sin duda alguna una de las personalidades que más han representado para el avance de la ciencia en la historia de la Humanidad, sus estudios sobre la Evolución y sobre todo, el descubrimiento de la Selección Natural, marcó el nuevo rumbo de la Biología.

Nació en Shrewsbury, Shropshire el 12 de febrero de 1809 en el seno de una familia acomodada de la Inglaterra Victoriana, era hijo de un médico prestigioso, nieto por parte de padre del también médico y Naturalista Erasmus Darwin, y por parte de madre del famoso fabricante de porcelanas Josiah Wedgwood.
Tras un mediocre paso por los estudios elementales, en 1825 comenzó a estudiar medicina en Edimburgo para continuar la saga familiar, que abandonó en 1827 para ingresar en Cambridge y cursar estudios de sacerdocio, aunque tampoco esta era su vocación. Pero allí tuvo la oportunidad de acudir a interesantes disertaciones científicas que realmente le motivaron, y que aprovechó para conocer a importantes personalidades en el mundo de la ciencia, como el geólogo Adam Sedgwick que le enseñó a aplicar una metodología científica en el análisis de los hechos y al naturalista John Stevens Henslow, profesor de botánica del que aprendió a tomar datos de sus observaciones y recolectar muestras de forma detallada.
Tras acabar sus estudios en 1831 a los 22 años, obtuvo por mediación de Henslow el puesto de naturalista sin sueldo en el barco de reconocimiento HMS Beagle, que iniciaba una expedición científica alrededor del mundo. Aunque a su familia no le gusto mucho la idea, el joven Darwin se encontraba entusiasmado. Se hizo con el mayor número de instrumentos científicos y libros que pudo recopilar y subió a bordo, entre sus libros de cabecera se encontrabaPrincipios de Geología de Charles Lyell, texto que le había impresionado.
Durante el viaje, que duró cinco años pasó muchas penalidades, continuos mareos y enfermedades que le afectaron a su salud para toda la vida, pero esto no fue obstáculo para que a su regreso hubiera recopilado una cantidad inmensa de datos y anotaciones sobre geografía, geología, botánica y zoología, así como un gran número de muestras.
A su vuelta a Inglaterra se casó con su prima Emma Wedgwood, y tras unos años en Londres se trasladó a Down, un lugar tranquilo próximo al mar, donde se dedicó de lleno a la labor de analizar la desbordante cantidad de notas que trajo consigo, de las que obtendría información suficiente para escribir varios libros. Había encontrado el rumbo de su vida.
Publicó parte de la información recogida en forma de varios libros, y aunque estaba muy bien explicar cómo se comportaban los animales y que aspecto tenían las plantas de remotos lugares del globo, a él le interesaba mucho más el significado de todo aquello que había visto, el cómo y el por qué.
Fue anotando sus observaciones sobre las variaciones hereditarias en sus "Cuadernos sobre la transmutación de las especies", pero cuando leyó el libro "Ensayo sobre el principio de población" del clérigo y economista político Thomas Robert Malthus, fue el momento en el que encontró la respuesta que buscaba.
Las ideas de Malthus sobre el equilibrio de las poblaciones humanas le dieron la pista sobre el mecanismo que rige el fenómeno evolutivo: la Selección Natural, que se basa en la supervivencia de los más aptos.

En 1838 Darwin ya había perfilado su teoría de la evolución, pero consciente de las repercusiones que iba a causar y del rechazo que ocasionaría su publicación en la conservadora sociedad victoriana, decidió demorarla y continuar su perfeccionamiento añadiendo ocasionalmente nuevos datos.
No fue hasta que en 1858 recibió una carta del también naturalista Alfred Russel Wallace, que le hizo cambiar de opinión.
A.R. Wallace tras sus viajes por América del sur, Océano Índico y Pacífico Sur había llegado de forma independiente al mecanismo de la Selección natural como motor de la evolución. Había conocido a Darwin en una ocasión en 1848 antes de partir en su viaje, era consciente de su prestigio como naturalista experto y en alguna ocasión había cruzado correspondencia con él sobre cuestiones de la permanencia y mutación de las especies. Por este motivo, junto a la carta le envió su corto ensayo "Sobre la tendencia de las variedades a apartarse indefinidamente del tipo original", pidiéndole que lo leyera y que si lo consideraba interesante se lo hiciera llegar a Charles Lyell.
Wallace no era consciente que Darwin hubiera descubierto la Selección natural con anterioridad, ni del grado de prioridad que tendría la publicación de su ensayo sobre el trabajo de toda la vida de Darwin. Esta circunstancia causó una profunda conmoción en Darwin, que no sabía como actuar sin quedar como deshonesto, llegando a escribir"Preferiría quemar mi libro entero antes que él pensara que he obrado indignamente".
Fueron sus amigos Charles Lyell y Joseph Hooker, conocedores de sus trabajos, y que durante muchos años le habían incitado a publicarlos los que organizaron en julio de 1858 un acto en la Linnean Society de Londres, en el que se leyó una memoria conjunta de Darwin y Wallace que posteriormente se publicó en el diario de la Sociedad.
Darwin y Wallace mantuvieron toda su vida una mutua y generosa relación, reconociendo siempre Wallace a Darwin como primer descubridor del mecanismo de la Selección Natural.
"El Origen de las especies por selección natural" se puso a la venta el 24 de noviembre de 1859, agotándose ese mismo día, en enero de 1860 salió la segunda edición, llegando a seis ediciones en vida de Darwin. Desde entonces no ha dejado de editarse siendo traducido a más de treinta idiomas. Su publicación constituía una revolución científica similar a las que causaron Galileo, Copérnico y Newton en su momento, y además como Darwin preveía causó una auténtica conmoción en la conservadora sociedad británica del siglo XIX, que lo consideraba como una herejía. Por ello recibió los más feroces e insultantes ataques a su persona durante el resto de su vida.
La importancia del "Origen de las especies" en la biología moderna ha eclipsado el resto de la obra de Darwin, y no por eso es menos importante o extensa. Una vez concluyó su obra cumbre, continuó escribiendo de forma metódica profundizando en el tema evolutivo. En 1862 publicó un libro sobre "Fertilización de las orquídeas", en 1868 "Variación de animales y plantas bajo domesticación", en 1871 "El origen del hombre", en 1872 "La expresión de las emociones en el hombre y los animales", en 1875 "Las plantas insectívoras" y "Sobre los movimientos y costumbres de las plantas trepadoras", en 1876, "Los efectos de la autofertilización y de la fertilización cruzada en el reino vegetal", en 1877 "Las diferentes formas de las flores", en 1879 "Vida de Erasmus Darwin", en 1880 "El poder del movimiento de las plantas" y por último en 1881 publica "La formación del mantillo vegetal por la acción de las lombrices", y con anterioridad al"Origen de las especies" ya había escrito en 1839 "Diario de investigaciones" sobre su viaje en el Beagle, en 1842"Estructura y distribución de los arrecifes de coral", en 1846 "Observaciones Geológicas en América del sur", en 1851 un primer volumen de "Monografía sobre los Cirrípedos", en 1852 un segundo volumen sobre los cirrípedos. Como se puede apreciar realizó una fructífera labor de escritor sobre temas de historia natural desde geología a antropología, pasando por botánica y zoología.

Hacia 1877 a pesar de la oposición de algunos sectores reaccionarios de la sociedad, la teoría de la Evolución por medio de la selección natural había conseguido la aceptación por la mayoría de la comunidad científica, que empezó a reconocérselo públicamente y a concederle los honores durante tanto tiempo negados, obteniendo distinciones, medallas, títulos, y su pertenencia a las más ilustres sociedades de la época, hasta que apenas quedó alguna recompensa científica que no hubiese conseguido.
El día 19 de abril de 1882 Darwin falleció de un colapso cardiaco en su casa de Down, recibiendo sepultura en la nave norte de la catedral de Westminster, junto a la tumba de Newton, su entierro se celebró con todos los honores de un héroe nacional el 26 de abril, siendo portado su féretro por miembros de la cámara de los comunes, el presidente de la Royal Society, el embajador de EE.UU., varios nobles, y sus amigos Hooker, Huxley y Wallace.

ley de la ATRACCIÓN

viernes, 18 de marzo de 2011

ACCIDENTE NUCLEAR EN JAPÓN

Aquí hago una recopilación de las preguntas más importantes en torno al accidente nuclear de Japón, para poder despejar algunas de sus dudas y preocupaciones…

¿Qué impacto tendrá la radiación sobre la vida marina?
Bueno, los efectos no serían significativos si es que alguno de los elementos radiactivos desprendidos por la explosión, de cualquiera de los reactores, llega a caer al mar. En primer lugar, el Iodo-131 —por ser gaseoso— permanecerá en el aire, pero no ocurre lo mismo con el Cesio-137 (Cs-137) y el Estroncio-90 (Sr-90). El peligro de estos dos elementos se da cuando ingresan al organismo de un ser vivo.
El Cesio tiene una naturaleza química similar al Potasio ya que se encuentran en el mismo grupo (I-A). Entonces, si el Cs-137 entra al cuerpo de un animal, se comportará igual al K y será absorbido por los músculos, quienes lo usan como transmisor de los pulsos eléctricos para la contracción muscular. Los músculos empezarán a irradiarse y las células se dañarán.
Por otro lado, el Estroncio tiene una naturaleza química similar al Calcio por formar parte del mismo grupo (II-A); así que si el Sr-90 ingresa al cuerpo de un animal se depositará en los huesos, dañando la médula ósea, que es donde se forman todas las células de la sangre.
Por suerte los océanos están llenos de potasio y calcio —en forma de sales— reduciendo las probabilidades de capturar Cs-137 o Sr-90 por casualidad. Además, la cantidad de agua que hay en el Océano Pacífico es tan grande que estos elementos radiactivos estarán sumamente diluidos, reduciendo su peligrosidad.
El mayor problema ocurre cuando el Cs-137 y el Sr-90 contaminan los suelos o los pequeños reservorios de agua (lagunas, lagos y ríos), contaminando las plantas de las cuales se alimentan los animales de granja y los humanos. Una vez que estos elementos radiactivos entran al cuerpo de los animales, nosotros también nos contaminaremos a través de su carne o su leche.
Exactamente, ¿cuál es la tasa de dosis de radiación en la central nuclear de Fukushima Daiichi?
Esta ha sido una de las preguntas más confusas de todas, ya que en los medios de comunicación vemos valores de 400mSv/hr dentro de los reactores nucleares, 10mSv/hr en las compuertas, 850uSv/hr en otros lugares, 8uSv/hr a 20Km de distancia, etc. La tasa de dosis que debemos tomar en cuenta es aquella medida donde se encuentran los ingenieros y operarios que están tratando de controlar un desastre nuclear que parece inminente.

Si bien la tasa de dosis es relativamente alta, no corresponde a lo mencionado por los medios de comunicación. Los picos donde se elevó la tasa de dosis corresponden a las explosiones que se han venido dando en cada uno de los reactores a lo largo de la semana. Según el último reporte del Foro Industrial Atómico de Japón, la tasa de dosis en los límites de la central nuclear es de 646.2uSv/hr.
Esta tasa de dosis es bastante alta. Recordemos que la dosis máxima que pueden recibir las personas que están tratando de controlar un desastre nuclear es de 100mSv. A partir de esta dosis absorbida se incrementan los riesgos de contraer cáncer en los próximos años. En otras palabras, los efectos de la radiación en los trabajadores no serán observados ahora, sino dentro de unos años.
A una tasa de dosis de 646.2uSv/hr, cada trabajador podrá permanecer en la central nuclear por 154 horas antes de alcanzar los 100mSv. En otras palabras, podrán trabajar casi 6.5 días continuos. He aquí la importancia que se hagan relevos, aparte para darles descanso, para reducir su exposición a la radiación.
Si una persona está trabajando dentro del reactor, donde la tasa de dosis es de 400mSv/hr, en 15 minutos alcanzará los 100mSv permitidos, en 2.5 horas sufrirá de un envenenamiento ligero por radiación, en 9 horas tiene un 50% de probabilidad de morir en un mes y en 12.5 horas de todas maneras morirá en menos de 30 días. Por suerte, nadie trabaja dentro del reactor, sino en las salas de control donde las tasas de dosis son menores, pero aún así elevadas. Es por esta razón que nadie sabe a ciencia cierta cuan afectados se encuentran los tanques de contención debido a las explosiones.

¿Cuánto combustible nuclear hay en la central nuclear de Fukushima Daiichi?
Mucho, claro que dividido en sus 6 reactores. En total todo el complejo posee 1,760 toneladas métricas de combustible nuclear, tanto intacto como gastado. El reactor #3 —el más dañado de todos— tiene 90 toneladas de combustible nuclear; mientras que la piscina de almacenamiento del reactor #4, el cual ha perdido casi todo el agua del tanque donde se encuentra el núcleo, tiene 135 toneladas de combustible consumido, principalmente en forma de Plutonio.
Comparado con el que había en otros reactores que también sufrieron accidentes nucleares, el de Three Mile Island, Estados Unidos, tenía 30 toneladas de combustible nuclear que se derritieron por completo. Por otro lado, el reactor nuclear que explotó en Cernóbil tenía 180 toneladas de combustible nuclear.
¿Qué se pudo aprender del accidente nuclear de Chernóbil?
Primero, que los niños fueron los más perjudicados reportándose cerca de 6000 casos de cáncer de tiroides, entre los años 1991 y 2005, debido a los efectos del Iodo-131. El Iodo tiene una gran afinidad por la tiroides, es por esta razón que el gobierno japonés repartió miles de pastillas de ioduro de potasio (KI) a los pobladores que vivían cerca a la central nuclear de Fukushima Daiichi, esto para que la tiroides se sature con Iodo normal y el Iodo radiactivo ya no tenga donde unirse y sea eliminado del cuerpo.
Sin embargo, el momento en que se toman las pastillas de ioduro de potasio es crítico. Por ejemplo, si son tomadas un día antes de la exposición al Iodo radiactivo, la efectividad será del 80%; si son tomadas durante el momento de la exposición, la efectividad será del 100%; sin embargo, si son tomadas 8 horas después de la exposición, su efectividad se reduce al 30%. En niños y madres gestantes, el riesgo de contraer cáncer de tiroides es mayor que en adultos, así que muchas veces ya no es necesario que personas mayores de 20 años tomen las pastillas de KI.
Pero, el Iodo radiactivo también puede contaminar los pastizales de los cuales se alimentan las vacas, dando como producto leche contaminada con Iodo-131. Una forma de evitar esto es llevando a pastear a las vacas a otras regiones libres de contaminación o almacenando los productos lácteos por unos 80 días —10 veces el tiempo de vida media del Iodo-131 (8 días)— para que los niveles de Iodo radiactivo sean prácticamente cero.
El principal problema radica en el Cesio-137, el cual entra fácilmente en la cadena alimenticia y tiene un tiempo de vida media de 30 años. En Chernóbil el Cesio-137 entró a la cadena alimenticia a través de los suelos donde crecían las plantas, y los animales de granja que comían estas plantas contaminadas. Una solución es quitar, por lo menos, de medio metro a un metro de la superficie del suelo para eliminar el Cesio-137 de las tierras de cultivo.
Si el Cs-137 ingresa al cuerpo, puede permanecer hasta por dos meses, irradiando nuestros huesos y la médula ósea, afectando la regeneración de las células de nuestra sangre, provocando anemias y debilitando el sistema inmune. También existe unmétodo para eliminar el Cesio radiactivo usando un pigmento llamado azul de Prusia. Esta sustancia se une al Cesio facilitando su eliminación.
Para terminar, la principal diferencia entre el accidente de Chernóbil y el de Fukushima es que, en el primero, el reactor estaba funcionando a máxima potencia; mientras que en el segundo, el reactor se apagó cuando se cortó el fluido de energía eléctrica debido al terremoto y tsunami. El accidente de Chernóbil no pudo ser controlado, ya que cuando vieron que las cosas andaban mal ya era demasiado tarde, a los pocos minutos explotó el reactor.



martes, 15 de marzo de 2011

¿QUE PELIGRO REPRESENTA EL ACCIDENTE NUCLEAR DE JAPÓN?

Tras el terremoto ocurrido el día viernes en Japón, el cual afectó la energía eléctrica que mantiene en funcionamiento la Planta Nuclear de Fukishima Daiichi, así como también su estructura, causando el día de ayer una explosión en el Reactor N°1 —que felizmente fue fuera del tanque de contención del núcleo del reactor— el Organismo Internacional de Energía Atómica y las autoridades japonesas han clasificado el evento como de nivel 5 según la escala internacional de accidentes nucleares.

Hay muchas noticias rondando por la web y la televisión, pero, no muchos conocen cuáles son las implicancias que trae este accidente y cuál es peligro real que representa. Gracias al tiempo que llevo laborando en el Instituto Peruano de Energía Nuclear(IPEN), tengo bastante conocimiento en este tema y trataré de explicarles de manera sencilla de qué debemos preocuparnos y de qué no, ya que, lamentablemente, muchas noticias son sensacionalistas y no informan bien, causando falsa alarma en la población.
Primero, debemos saber como funciona una central nuclear. Una central nuclear es construida para generar energía eléctrica usando reactores nucleares de potencia que, a diferencia de una central térmica —que usa petróleo u otro combustible fósil— o una central hidroeléctrica —que usa la caída del agua—, usan la fisión (desintegración) del uranio para propulsar las turbinas del generador eléctrico. Pero, ¿cómo lo hacen?.
Un reactor nuclear tiene grandes cantidades de Uranio en su núcleo. El Uranio-238 es el más abundante en la naturaleza (~99.28%), pero es el Uranio-235 el más usado en los reactores nucleares gracias a su facilidad para fisionarse. Así que se debe aumentar la concentración del Uranio-235 de 0.71% a 2-5%, por un proceso conocido como enriquecimiento del Uranio.
El Uranio se encuentra en los reactores nucleares principalmente en forma de dióxido de uranio, el cual tiene un aspecto de cerámico negro. Luego, al dióxido de uranio se le da la forma de pequeños cilindros los cuales son empaquetados en varillas de acero inoxidable o zirconio, y agrupados formando barras, las cuales se ubican en el núcleo del reactor.
El segundo paso es activar la reacción en cadena que permite liberar la energía nuclear para luego ser transformada en energía eléctrica. Para esto, un neutrón debe chocar con el núcleo del átomo de Uranio para fisionarlo (desintegrarlo) en núcleos atómicos más pequeños. En el proceso, no sólo obtenemos átomos más pequeños, sino también más neutrones —entre 2 y 3 por cada fisión— que chocarán con otros átomos de Uranio, generando así una reacción en cadena. Aquí un video para que lo entiendan de manera didáctica:
Las pelotitas (núcleos de Uranio) están puestas en unas trampas para ratones (energía contenida en cada átomo de Uranio) , Cuando cae la pelotita roja en ella (neutrón), activa la trampa provocando la liberación de la energía contenida en ella (fisión del Uranio) y la pelota volará activando otra trampa, y así se generará una reacción en cadena.
Pero, si sumamos la masa de todas las partículas generadas por la fisión de un átomo de Uranio, veremos que hay masa que se ha perdido, ¿a dónde fue esa masa?… simplemente se convirtió en energía. La fisión del Uranio libera una gran cantidad de energía, aproximadamente 200MeV (3.2*10-11J) por átomo de Uranio-235.
Haciendo unos pequeños cálculos, si tenemos un núcleo de Uranio enriquecido —digamos con un 2% de Uranio-235—, entonces tendremos 4.46*1019 átomos de Uranio-235 en 1g de dióxido de Uranio. Por lo tanto, la energía producida por este gramo de dióxido de Uranio será de 1.43*109J. Por otro lado, 1Kg de la mejor calidad de carbón (antracita) me genera 4*107J de energía. Entonces, para obtener la misma energía producida por 1Kg de dióxido de Uranio enriquecido al 2%, necesitaría quemar 35.75 toneladas de antracita. ¿Ven la diferencia? Es por esto que la energía nuclear tiene un buen rendimiento y es bastante usada en la generación de energía eléctrica.
Ahora, esta enorme cantidad de energía es liberada en forma de calor. El núcleo de un reactor nuclear se encuentra sumergido en un gran tanque de agua, ¿saben por qué?. Bueno, todos me dirán para capturar el calor generado por el reactor nuclear, luego calentarse y convertirse en vapor, el cual viajará a través de unas tuberías hacia unas turbinas, moviéndolas para girar el generador eléctrico.

Otra de las funciones del agua es actuar como moderador de los neutrones generados por la fisión del uranio. Los neutrones son un tipo de radiación ionizante indirecta del tipo corpuscular (porque tienen masa). Este tipo de radiaciones son las más perjudiciales, ya que la penetración de los neutrones es mucho mayor que el de los rayos alfa, beta y hasta de los gamma, gracias a que no tienen carga eléctrica. Los blindajes de plomo no pueden contener la radiación de neutrones —tal como lo hacen con los rayos gamma— y los pasan como si nada.
Por otro lado, si un neutrón choca con las moléculas de nuestro cuerpo, pueden cambiar la naturaleza química de nuestros átomos. El neutrón puede ser absorbido por los núcleos de los átomos de nuestras biomoléculas (activación neutrónica), aumentando su masa atómica y convirtiéndose en un isótopo menos estable o un radionúclido, el cual puede decaer en otro más estable, generando rayos gamma o beta que son perjudiciales para nuestras células.
Por suerte, los neutrones son contenidos por elementos químicos de bajo número atómico, sobre todo, por compuestos ricos en hidrógeno como el agua, las ceras de parafina o el concreto. Por esta razón, los núcleos de los reactores se encuentran sumergidos en inmensos tanques de agua dentro de enormes cúpulas de concreto. Así que el agua, aparte de generar el vapor que mueve las turbinas, sirve como blindaje para evitar la fuga de radiación neutrónica.
Antes de continuar, quiero responder a una pequeña curiosidad. El núcleo de un reactor nuclear encendido no es verde —tal como aparece en los Simpsons y que es la forma como muchos se lo imaginan— sino de un hermoso color azul intenso. Esto se debe al efecto Cherenkov, que es la onda de choque de la luz. Cuando un avión supera la velocidad del sonido (343m/s), se genera un estruendo debido a la onda de choque producido por la ruptura de la barrea del sonido. En el agua, la luz tiene una menor velocidad que en el vacío, en cambio, los neutrones generados por la fisión nuclear prácticamente mantienen su misma velocidad, la cual es más rápida que la de la luz en el agua, así que los neutrones —tal como un avión supersónico lo hace con el sonido— rompe la “barrera de la luz” generando una onda de choque, la cual se manifiesta de un color azul intenso.