dijous, d’abril 19, 2018

Sant Jordi 2018: signatura de llibres

Benvolguts seguidors d'estels i planetes,

comparteixo amb vosaltres les ubicacions i horaris en què signaré exemplars de "100 qüestions sobre l'univers" i on em podreu trobar (a Barcelona), el proper dilluns dia 23 d'abril, Diada de Sant Jordi.



Us agraeixo molt el seguiment que feu dels continguts d'aquest blog.

Bona Diada a tothom!

Joan Anton

dilluns, d’abril 16, 2018

L'energia fosca: una bufera que potser no seria bufera


L'any 1929, l'astrònom americà Edwin Hubble va fer un dels descobriments més fonamentals de la cosmologia moderna. Analitzant la llum de les galàxies que en aquells moments es coneixien va trobar que totes elles, amb alguna excepció puntual, s'allunyaven de nosaltres. Hubble acabava de trobar la primera prova experimental de l'expansió de l'univers.

Durant molt de temps, els científics havien cregut que el cosmos era estàtic, és a dir, que ni s'expandia ni es contreia. A començaments del segle XX, aquesta era, diguem-ne, la teoria ortodoxa i dominant. De fet, de les observacions que es podien realitzar amb els instruments de l'època, res feia sospitar el contrari.


Quan Albert Einstein va formular la seva revolucionària relativitat general, l'any 1917, les formules matemàtiques que donaven cos a la teoria conduïen a un univers que no ho podia ser, d'estàtic. Però era tan arrelat el convenciment que els científics, inclòs, el mateix geni alemany, tenien sobre la immutabilitat del cosmos que Einstein va decidir domar artificialment les seves noves equacions, introduint una constant arbitrària per a produir un univers feliçment estàtic.

El descobriment de Hubble va fer veure a Einstein el seu error: havia tingut davant els nas la predicció teòrica que l'univers havia d'expandir-se, i no s'ho havia cregut. Havien estat altres científics, com ara George Lemaitre, els que, emprant la relativitat general formulada per Einstein, havien intuït l'expansió anys abans.

És clar, una expansió portava immediatament a la conseqüència d'un inici, simplement rebobinant imaginàriament el temps cap al darrera. Un inici en què tota l'energia de l'univers havia d'estar concentrada en un espai increïblement petit. Un començament espectacular, en què tot es va posar en marxa. El moment del Big Bang.

Molt sovint empro l'exemple del globus quan explico què va descobrir en Hubble. Imaginem un globus en el que hi hem enganxat uns gomets de color a la seva superfície, com si fossin galàxies. Quan inflem el globus, els gomets se separen tots de tots. Si ens situem mentalment sobre qualsevol dels gomets, observarem com tots els demès s'allunyen de nosaltres. A més, i tal com va trobar Hubble, veurem que els gomets que estan més lluny semblen separar-se de nosaltres més ràpidament que els que es troben a prop.

L'exemple del globus també ens serveix per a reflexionar sobre 2 qüestions fonamentals. En primer lloc, que no hi ha gomets, galàxies, preferides o especials. Qualsevol de les galàxies pot reclamar el discutible privilegi de ser ella la que està immòbil i, per tant, ser el centre de l'univers. Quan, en realitat, de centre no n'hi ha. Com deia, tots els gomets estan, de fet, immòbils. Ningú els ha aplicat una velocitat. Tots poden dir que estan quiets. I això ens porta a la segona reflexió clau: la raó que fa que els gomets s'allunyin tots de tots no és pas que es moguin amb velocitats pròpies, sinó que es crea goma entre ells quan s'infla el globus!

De forma similar, l'expansió de l'univers es produeix quan es crea espai entre les galàxies.

Des del descobriment de Hubble, són moltes les observacions i proves que hem anat acumulant sobre l'expansió de l'univers. Avui, per exemple, sabem que uns pocs milers de milions després del moment zero, del Big Bang, la gravetat de tota la matèria del cosmos va fer que l'expansió s'alentís, actuant com si fos la resistència que té la goma del globus a seguir inflant-se. Però el més fascinant és que finalment l'expansió va guanyar la batalla. Ara sabem que l'univers s'expandeix a un ritme accelerat, és a dir, cada cop més ràpid. Com si la bufera hagués trencat la goma i res ja no pogués aturar l'expansió.

Com deia, són moltes les evidències i proves que actualment tenim i que recolzen aquest escenari.

Tot això ens porta, però, a una de les grans incògnites de la ciència. Una qüestió molt més profunda del que pot semblar a primera vista, i que podria significar una veritable revolució científica: què està inflant el globus? D'on surt la bufera?

Amb el nom "energia fosca" ens referim a aquesta enigmàtica bufera. L'energia que estaria al darrera de l'expansió de l'univers, i que actuaria com el motor que fa que l'univers sigui cada cop més gran.

El més preocupant és que no sabem què és aquesta energia fosca. No en tenim ni idea. Bé, tenim hipòtesis, possibles explicacions. Però cap d'elles sembla quadrar amb el que observem, ni tampoc cap d'elles ens ofereix una explicació teòrica suficientment raonable.


Per exemple, l'energia fosca podria ser un component intrínsec de l'espai. Allò que anomenem espai buit podria no estar buit realment, i l'espai, com a tal, podria tenir associada aquesta energia que actuaria en contra de la gravetat. Així, al crear-se més espai, estaríem també augmentant l'energia fosca, i l'expansió s'acceleraria.

El problema, però, és que no aconseguim entendre realment la naturalesa d'aquesta energia que s'associaria a l'espai. La mecànica quàntica, per exemple, ens diu que, efectivament, l'espai buit no és buit, i vibra amb multitud de partícules que es creen i s'aniquilen espontàniament. Però quan, amb les fórmules de la quàntica, intentem calcular el valor de l'energia de l'espai buit ens trobem amb resultats increïblement discordants amb els que sostindrien l'expansió de l'univers que mesurem. En altres paraules, si aquesta fos la naturalesa de l'energia fosca, el nostre cosmos simplement no existiria.

La qüestió de l'energia fosca és més greu a cada dia que passa. A pesar dels experiments i programes d'observació que s'estan duent a cap des de fa anys, seguim sense pistes, sense res que ens faci pensar que estem avançant o en el bon camí per entendre què és aquesta misteriosa energia. És un fet, com deia, preocupant, molt diferent al que passa habitualment amb altres investigacions en les que veus l'horitzó o intueixes la llum al final del túnel. Aquí, quan parlem d'energia fosca, tot és túnel, tot és foscor.

Queda una possible explicació. Una que significaria la revolució de la física. Que podria tombar alguns dels fonaments científics moderns.

Podria ser, simplement, que no entenguéssim com funciona realment la gravetat. Podria ser que la relativitat general de l'Einstein, la teoria que no ens ha fallat mai i que encara avui, 100 anys després de la seva formulació, ens segueix aportant prediccions que acabem descobrint experimentalment (com, per exemple, les ones gravitacionals)... podria ser, sí, que aquesta magnífica teoria no fos si no una aproximació, una simplificació, d'una teoria encara més global que ens expliqués un funcionament de la gravetat diferent del que tenim actualment.

Què passaria si la gravetat es comportés de forma diferent, diguem-ne a "petita escala" (dins de rangs de centenars de milions d'anys llum, per exemple) que a "gran escala"? Potser llavors no es necessitaria tal energia fosca, i el comportament de l'univers es podria explicar "simplement" amb aquest comportament "normal" de la gravetat?

Aquesta és una de les raons que converteix en fonamental la investigació sobre l'energia fosca. Del seu enteniment, o de la seva negació, ens pot aparèixer una nova física. Com en el seu dia la física einsteniana va venir a substituir a la newtoniana.


De moment, els programes d'investigació segueixen molt actius, tot i que alguns científics ja han començat a deixar entreveure els seus dubtes sobre poder obtenir resultats satisfactoris durant els propers anys.

I és que ens trobem davant una de les fronteres del coneixement. Una energia desconeguda, que provoca canvis en l'univers que podem mesurar, però que es manté amagada, fora de la nostra comprensió. 

Una energia que podria, després de tot, no ser energia. Que podria ser la porta a una nova ciència. La porta que ens conduiria a una habitació més gran, amb més finestres que potser ens permetrien entendre millor el cosmos que habitem i descobrir els errors del coneixement passat.

Una bufera que potser no seria bufera.



dijous, de març 15, 2018

Marxa en Hawking, però ens deix la seva bomba de rellotgeria


Ens ha deixat la figura científica més bèstia des d’Einstein.

Stephen Hawking. Astrofísic. Investigador. Pensador. Divulgador. Irònic. Inspirador. Malalt terminal. Supervivent. Lluitador.

S’ens acabarien els noms i adjectius per descriure aquest físic britànic, que va ser diagnosticat d’ELA (Esclerosi Lateral Amiotròfica) quan tenia 21 anys i a qui li donaven una esperança de vida molt curta (va morir finalment als 76 anys).


La imatge que tenim d’ell està associada a la cadira de rodes, amb el cap recolzat de costat, la seva expressió facial immòbil, i l’ordinador que sintetitzava la seva veu.

La lectura de qualsevol dels seus llibres o articles ens ajuda a descobrir l’home, no només al científic. Els seus textos estan plens d’anècdotes, i d’humor amb aquell toc britànic tan característic. I és que es fotia de tot i de tots. També d’ell mateix. Aparentment, mai no es va tenir pena, i això el va convertir en un gladiador en la lluita contra l’enfermetat.

Què ens va aportar científicament Stephen Hawking? Intentaré resumir breument algunes de les seves grans contribucions.

En primer lloc, va ser un defensor de la teoria del Big Bang. Avui a tots ens sona aquest nom, i el relacionem sense dubtar amb el naixement del nostre univers. Però no sempre va ser així, i durant la primera meitat del segle XX va haver molt debat sobre si aquella revolucionària hipòtesi que descrivia una expansió extraordinària de l’espai podia ser certa. Ell NO va crear la teoria, però es va convertir en un dels seus suports en èpoques més modernes.


Us haig de dir que és deliciós com Hawking parla del Big Bang en moltes de les seves publicacions (internet és plena d’articles de lliure accés). Relata l’inici del cosmos com qui estigués narrant una escena quotidiana que contemplés. El seu llenguatge és, alhora, planer i precís. No en va se’l considera un magnífic divulgador. Ell volia arribar a tothom i transmetre la passió que sentia per la ciència.

En segon lloc: actualment disposem de 2 teories físiques que ens expliquen, aparentment, la natura. Per un costat, la relativitat general d’Einstein, que descriu el comportament del cosmos a gran escala. Per un altre, la mecànica quàntica, que emprem per entendre la natura a petita escala, a nivell de les partícules subatòmiques.

Totes 2 teories són espectaculars, en el que ens diuen, en com quadren amb tot allò que observem. També en les prediccions que fan i en com les hem anat comprovant una rere altra.
Però el problema és que aquestes teories no sumen. No mesclen. És com l’aigua i l’oli. Cadascuna és bona per ser utilitzada en un context determinat, però no les podem intercanviar i utilitzar qualsevol d’elles indistintament.

És un enorme problema. Perquè això ens indica que no hem arribat pas al final. Que ha d’existir un nou marc físic capaç de donar-nos la resposta en qualsevol situació. Que ha de venir una revolució, com va ser la de Newton, o la d’Einstein.

Hawking va treballar moltíssim en aquesta anomenada unificació, cercant una teoria que combinés la quàntica amb la relativitat. I ho va fer des de l’òptica de la gravetat, que no deix de ser la punta de l’iceberg que indica que quelcom no va bé: per un costat, la gravetat, en relativitat general, ja no és una força i es converteix “simplement” en una deformació de l’espai-temps (l’exemple que sempre poso de la tela elàstica sobre la qual posem una bola pesant: la tela és l’espai-temps, i l’enfonsament de la tela és la gravetat); per un altre, la quàntica ens mostra la gravetat com un camp (una força) provocat per unes enigmàtiques partícules anomenades gravitrons, i que encara no hem pogut detectar.

Els estudis de Hawking sobre l’anomenada gravetat quàntica potser seran la base sobre la que la revolució de la física que ha de venir se sustentarà.

Els forats negres. Per suposat, Hawking va desenvolupar molt de coneixement sobre aquests espectaculars objectes. I una de els seves enormes contribucions va ser destrossar la imatge que es té dels forats negres com bèsties invencibles. Hawking va predir que els forats negres s’evaporen, a través d’un procés d’emissió de radiació (anomenada radiació de Hawking).


L’evaporació dels forats negres no s’ha pogut comprovar experimentalment encara (raó per la qual Stephen Hawking no ha guanyat el Nobel), i poster trigarem molts anys en poder-ho fer.

El procés d’evaporació és lentíssim en el cas dels forats negres que estem acostumats a detectar al cosmos. Estem parlant que un forat negre típic pot necessitar més temps que la vida actual de l’univers en desaparèixer, evaporat. Però Hawking també ens diu que han d’existir altres tipus de forats negres molt més petits, que no provinguin de la mort d’estrelles. Tan petits com milímetres, o menys. En aquest cas, els forats negres s’evaporen amb temps molt menors, i de fet la radiació que desprèn el procés potser podria ser emprada, en el futur, com un gegantí generador d’energia (gegantí no pas per la mida, sinó per la capacitat de produir energia).

Com deia a l’inici de l’article, Hawking va inspirar. I va crear frases magnífiques, amb el seu toc irònic.

Com quan explicava que en una conferència que havia de donar al Japó li van demanar que no incidís en el possible col·lapse de l’univers en el futur per no perjudicar a la borsa del país. Ell va contestar que recomanava a tothom qui estigués preocupat per les seves inversions que no patís, que encara era una mica massa d’hora per vendre.

O la que diu que “si penses que has caigut dins un forat negre, lluita. Segur que hi ha una sortida”. Una declaració plena de segones intencions.

Durant un temps, Hawking es va mostrar molt caut respecte a significar la nostra existència a possibles civilitzacions alienígenes. Ves a saber quines intencions tindrien, els receptors! Però en els darrers anys va anar canviant d’opinió, i finalment es va convertir en un impulsor de la cerca de vida intel·ligent. Quan se’l preguntava sobre la possibilitat que els governs (americà o britànic) ens estiguessin amagant durant anys suposades visites d’ET’s, ell contestava que “s’hauria d’admetre que això, els governs, ho estarien fent extraordinàriament bé, molt millor que qualsevol altra cosa que fan”.

Les terribles limitacions que li va comportar l’enfermetat es van convertir en les seves aliades. El van obligar a fer funcionar la matèria gris com pocs altres. Els seus jocs mentals, exercicis de deducció que tenien el seu laboratori dins del cap, van seguir, potser de forma obligada per les circumstàncies, l’esport que ja havia practicat el mateix Einstein: pensar, alliberat de la molèstia d’experimentar.

Símbol de la resistència. Rebel. Provocador.

Soc dels que creu que fa temps que s’ha acabat el personalisme a la ciència. El coneixement actual és tan enorme, requereix tanta especialització, que ja no poden existir figures com Galileu, Newton, o Einstein. Les revolucions científiques vindran avalades per grups multidisciplinars i nombrosos, segurament també multiculturals.


En aquest sentit, Stephen Hawking ha estat, potser, el darrer.

La rutina segueix, i en poc temps semblarà que l’hem oblidat, que hem passat pàgina i que ja forma part del passat. Però la bomba de rellotgeria que ens ha deixat seguirà fent tic-tac. I quan finalment detectem que sí, que els forats negres emeten radiació i es poden evaporar, la seva figura explotarà i brillarà de nou.

Segur que per a aquell moment, Hawking hagués tingut una frase irònica preparada, que encara resultaria més graciosa pronunciada pel to pla i metàl·lic del seu ordinador.


divendres, de març 09, 2018

Finalment no són extraterrestres. Haurem d'esperar.


No. Segurament no es tracta de cap civilització alienígena.

En un article que vaig publicar en aquest blog, el 23 de maig de 2017, explicava l'enorme interès que havia despertat entre la comunitat científica l'estrany comportament de la llum de l'estrella KIC 8462852, altrament coneguda com "la estrella de Tabby" (en honor a l'astrònoma Tabetha Boyajian, la impulsora de l'estudi d'aquesta estrella).

KIC 8462852 és un Sol ubicat a uns 1.500 anys llum de distància, aparentment un entre milers de milions. Però des de fa uns anys, els científics han anat atabalats intentant explicar quelcom que no tenia fàcil explicació. Aquesta estrella presenta variacions sobtades de la seva llum, sense seguir cap patró concret. És més, les variacions són considerables, fora del que cabria esperar si el causant fos, per exemple, un planeta que orbités l'estrella i que passés en front d'ella segons la nostra perspectiva de visió, amagant-nos part de la seva lluentor.

Es van establir vàries hipòtesi per intentar explicar aquest comportament. Descartada la possibilitat d'un planeta o d'una altra estrella fosca que bloquegés parcialment la llum (en aquest cas, les variacions haurien d'haver estat menors i en tot cas periòdiques), els científics varen pensar en possibilitats com ara un enorme núvol de cometes orbitant l'estrella. També es va postular una possible explicació, que, tot i ser molt remota, no es podia descartar així per les bones: l'acció d'una civilització.

La idea va així: sabem que el desenvolupament tecnològic comporta un increment en les necessitats d'energia. Només fa falta que pensem en l'energia que necessitava el món per funcionar fa només 100 anys i les que la nostra societat requereix actualment. Què serà en, posem, 500 anys? D'aquí a 1.000 anys? I en 5.000? Sembla clar que el desenvolupament condueix a una major despesa de recursos energètics. Així que si pensem en una civilització molt avançada, és fàcil que aquesta hagi esgotat les fonts d'energia properes, i que les seves necessitats siguin extraordinàriament superiors a les que ens podem imaginar. I quina és la immensa font d'energia a on recórrer? Per què no, la seva estrella.

Les conegudes com esferes de Dyson serien gegantines estructures que les civilitzacions avançades haurien construït i situat al voltant del seu Sol, per tal de capturar energia. Les dimensions de les estructures serien a nivell planetari, com si fossin enormes panells solars però de mides molt més grans que planetes.

Evidentment, aquestes esferes són només una descripció hipotètica. Però sustentada sobre una base raonable i lògica, els astrònoms no volien simplement descartar-la en el cas de KIC 8462852, per si un cas.

No cal dir que la qüestió va aixecar un munt d'interès per part dels mitjans d'arreu del món, i hi va haver qui es va atrevir a afirmar que s'estàvem davant de la primera demostració que no estem sols al cosmos.

Doncs bé, els darrers esforços científics, observant aquesta estrella i el seu comportament capriciós, han donat els seus fruïts. I han descartat l'hipòtesi alienígena.

Analitzant la llum rebuda en diferents longituds d'ona (equivalent a dir en diferents colors, per entendre'ns) s'ha pogut confirmar que les variacions de lluentor no són iguals en tots els colors. Això indica que la causa és quelcom que s'interposa entre l'estrella i nosaltres, però que absorbeix llum de forma diferent en funció de la longitud d'ona (color).

L'explicació més raonable, i que produeix aquest tipus de comportament, és un enorme núvol de pols, de forma irregular, orbitant l'estrella. La pols, en funció de la mida de les partícules, i de la seva naturalesa (composició) té tendència a absorbir llum d'una forma característica, preferint unes longituds d'ona respecte d'altres. A més, si el que bloquegés la llum fos un objecte compacte, simplement disminuiria la lluentor de forma similar en qualsevol dels colors analitzats.

Aquesta és, doncs, l'hipòtesi dominant actualment per a explicar el misteri.

Llàstima. No és que confiéssim massa que fossin ETs, al menys els que ens dediquem a la ciència. Com deia el gran Carl Sagan, hipòtesis extraordinàries necessiten evidències també extraordinàries. Les possibilitats que la raó de la variabilitat de l'estrella fossin estructures alienígenes eren baixíssimes.

En fi, haurem de seguir cercant l'espai i esperant.

Ells han de ser per allà fora. No pot ser que tot aquest immens univers sigui només per a nosaltres. La natura pot haver replicat el seu experiment a molts llocs. O no ho haguéssiu fet així, vosaltres?

Potser alguns d'ells fa temps que ja ens han detectat. I potser han arribat a la conclusió que no paga la pena contactar amb nosaltres. O, pitjor, que millor no contactar amb nosaltres i ens eviten.

Sigui com sigui, no perdem l'esperança que, algun dia, potser demà, potser en unes desenes d'anys, arribi a les nostres platges una ampolla amb missatge.

Perquè l'univers pot estar ple d'ampolles, intentant creuar els immensos i freds espais buits.



dissabte, de febrer 17, 2018

Un nord que serà sud: l'erràtic camp magnètic de la Terra

Que una brúixola marca el nord ho sap tothom. Però no sempre ha estat així. I tampoc serà així en el futur.

El nostre planeta gaudeix d'un rellevant camp magnètic. Dic gaudeix perquè, com ara explicaré, aquest camp magnètic, similar al que crea un enorme imant, ens protegeix del bombardeig de partícules perilloses provinents de l'espai.

La Terra té un cor metàl·lic, format bàsicament per ferro i elements afins (com ara el níquel). En el centre del planeta, les pressions i temperatures són brutals, i el nucli metàl·lic es troba en estat sòlid. Però rodejant aquesta part més densa es localitza una capa de nucli en estat fluid, el moviment del qual genera camps elèctrics que, al seu temps, creen el camp magnètic.

El moviment del nucli fluid és degut a 2 raons principals. La primera és que, com tots sabem, el nostre planeta gira. Ho fa en aproximadament 24 hores, un gir força ràpid per a una esfera de 6.400 Km de radi. Però més important que aquest efecte, el moviment de la massa metàl·lica de 'interior de la Terra és impulsat per corrents  de pujada i baixada de material, un mecanisme conegut com a convecció. És el mateix mecanisme que es genera dins una olla amb aigua al foc. El líquid calent del fons puja i es refreda, mentre el seu lloc és ocupat per líquid més fred que baixa, en moviments circulars orientats verticalment.


La tectònica de plaques crea oportunitats per a que l'escalfor de l'interior del planeta s'escapi, i això és el que alimenta la convecció. Venus, per exemple, tot i ser bessó nostre pel que fa a dimensió, no presenta camp magnètic, i creiem que la raó principal, a part que gira molt lentament, és perquè no té l'activitat tectònica de la Terra, i el seu interior queda tèrmicament aïllat, cosa que atura el mecanisme de convecció al no poder-se dissipar part de la calor.

En definitiva, tenim que un nucli metàl·lic fluid en moviment és el que converteix la Terra en un imant gegantí.

Com deia abans, aquest camp magnètic actua com un efectiu escut protector. Gran quantitat de partícules carregades elèctricament es dirigeixen cap a la Terra provinents del Sol i, en general, de l'espai. Arriben a altes velocitats, i els seus efectes sobre els teixits pot ser fatal. També sobre l'ADN, provocant mutacions. A més, poden fregir fàcilment tot tipus d'aparells electrònics.

El camp magnètic del planeta s'estén a l'espai, rodejant la Terra, i atrapa aquestes partícules. Al menys a la majoria. Una magnífica i afortunada protecció per a la vida, i, de rebot, una font de boniques llums polars, que anomenem aurores.

Però les dinàmiques que es produeixen a l'interior de la Terra ens són, en gran part, desconegudes. I resulta que al llarg de la història del planeta blau, el camp magnètic ha oscil·lat tremendament, quasi desapareixent en moments, i canviant la seva polaritat en altres (és a dir, canviant el nord pel sud!).

Les roques antigues guarden el record d'aquests canvis, i ens mostren un comportament erràtic, que no comprenem.

Anem a pams.

Si mirem la situació actual, ens podria semblar estable i controlada (em refereixo al camp magnètic, és clar). Però la realitat és que hi ha grans zones del planeta que presenten intensitats variables del camp magnètic. Per exemple, hi ha una regió del sud de l'oceà Atlàntic que mostra una gran baixada de la intensitat magnètica, i no sabem el perquè. Però l'evidència que ens diu que estem en plena fase de canvi la derivem de les mesures que des de ja fa anys estam enregistrant curosament. En els darrers 175 anys, el camp magnètic de la Terra s'ha afeblit en un 9%.


Com comentava, les roques parlen de canvis radicals en el magnetisme del planeta. Tan radicals com la inversió complerta. Etapes de la història en què una brúixola hagués marcat l'actual sud. O, pitjor encara, hagués generat lectures totalment erràtiques, marcant diferent en funció de la regió en la que ens trobéssim.

Gràcies a les roques hem pogut establir que cada 250.000 anys, per terme mig, la polaritat s'inverteix (inversió entre el pol nord i el sud magnètics). Però, atenció, el darrer canvi es va produir ara fa 780.000 anys. Som, doncs, a punt d'una nova inversió?

Els efectes serien brutals, ja ens ho podem imaginar. Especialment pel que fa a la nostra tecnologia. Vivim en un món altament tecnificat, en el que el fet que una brúixola maqui el nord no és només una cosa útil pels excursionistes. Més preocupant és que els canvis de polaritat no es produeixen tot d'una, sinó mitjançant un procés caòtic que dura milers d'anys. Durant aquests períodes convulsos, la situació del nord magnètic, per exemple, es desplaça al llarg de tot el planeta.  El camp magnètic acaba fragmentant-se, desapareixent el nord i el sud, i apareixent camps individuals repartits per tot el globus (com si es distribuïssin grans imants, orientats cada un de forma erràtica).

De nou l'anàlisi de les roques i dels fòssils ens porta a la conclusió que aquests canvis tan radicals no han afectat al desenvolupament de la vida, al menys en el llarg termini. La vida, les espècies, s'han sabut adaptar a aquests cicles. En altres paraules, les aus, per exemple, no han desaparegut quan ha canviat l'orientació magnètica, o quan quasi ha desaparegut. Repeteixo, al menys vist a gran escala i en el llarg termini. Una altra cosa són els patiments pels que, a ben segur, han hagut de passar nombroses generacions abans no adaptar-se a la nova situació.

És clar que tots aquests canvis, especialment durant les llargues etapes de fragmentació del camp magnètic o del seu afebliment, han malmès l'efectivitat de l'escut protector del planeta. La vida, però, se n'ha sortit (m'imagino que no sense patiment, com deia abans).

Els científics no preveuen, hores d'ara, cap canvi radical en els propers milers d'anys. Però si pensem que la nostra civilització ha de sobreviure un llarg temps (afirmació clarament dubtosa), en un moment o altre haurà de fer front a la situació d'un magnetisme volàtil i capritxós.

De moment, podrem seguir fent excursions a la natura,... sempre i quan no l'haguem destrossat, és clar.

No deix de ser inquietant el poc coneixement que tenim de la personalitat i bioritmes del nostre planeta, quan estem explorant altres mons allà fora. Una prova més de la increïble i magnífica complexitat de la natura. I de la immensa sort que tenim de ser, formant part d'ella.

La natura ens permet estar aquí, a pesar de la seva complexitat. 

A pesar del perill que representem per a altres espècies, i també per a nosaltres mateixos.


dijous, de febrer 08, 2018

En un descapotable vermell cap a Mart. "Planet Earth is blue and there's nothing I can do"

El descapotable Tesla vermell girava lentament, i en aquest gir pel seu parabrises desfilava el Sol i després la Terra. Una bellíssima Terra blava tacada pel blanc dels núvols, com potser mai s'havia vist. Al volant, l'Starman, un maniquí vestit d'astronauta, feia que conduïa, amb un braç al volant i l'altre descansant provocativament sobre la finestra. El quadre de comandament del vehicle anunciava "Don't panic!". La música de l’inimitable David Bowie era interpretada pel sistema d'àudio amb ningú per escoltar-la, ja que a l'espai, sense aire, les ones sonores no es transmeten. Al voltant del cotxe, un munt de petits fragments passaven a tota velocitat, brillant fulgurants amb el reflex de la llum de la nostra estrella, segurament restes de l'operació de posada en òrbita del cotxe. Mentre, a terra, els motors propulsors del coet retornaven de la missió, i aterraven amb precisió absoluta sobre les plataformes preparades per a la recepció.

Milions de persones seguíem, emocionades i sense poder desenganxar els ulls de la pantalla de l'ordinador, la transmissió en directe que les vàries càmeres adossades al descapotable enviaven.

Era un "fake"? Un muntatge? Ho estàvem somiant? S'estava rodant una pel·lícula de Hollywood?

No, allò era real. Elon Musk, el multimilionari propietari de la marca de cotxes Tesla i de la companyia aeroespacial SpaceX, ho havia petat.
(les imatges que apareixen en aquest article són... REALS!).

En aquest relat veureu que hi ha una mescla d'il·lusió i emoció (que va ser desbordada en alguns moments de la transmissió de les imatges, ho confeso), de reflexió científica i tecnològica, però també d’una certa crítica. Tot i que, reconec, aquest darrer aspecte queda, en el meu cas, empetitit pels beneficis de tot el demés.

SpaceX és capdavantera en el negoci espacial, i disposa dels coets que actualment s'estan emprant per posar satèl·lits en òrbita. És un negoci, ja que la NASA fa anys, des que va jubilar la seva flota de transbordadors espacials, no disposa de coets capaços d'enlairar càrregues i posar-les en òrbita. Fins a l'arribada de les naus SpaceX, l'aposta segura sempre ha estat l'etern i fiable Soyuz rus, que s'utilitza fins i tot per a l'abastiment de personal i recursos de l'Estació Espacial Internacional.

Una ullada a la personalitat del senyor Musk ja fa intuir que tot això és molt més que un negoci per ell. És un repte, un somni. Una, també, provocació.



L'any passat Elon Musk va afirmar que aquest any 2018 enviaria un parell de turistes a donar tombs per la Lluna (recordem que l'home no ha explorat l'espai més enllà de la nostra òrbita des de l'any 1972).

Però potser les declaracions més inspiradores i alhora pol·lèmiques van ser les que es referien a colonitzar Mart. No només enviar-hi l'home, sinó establir una colònia. Quan? Començant a la dècada dels 20. Per posar les coses en perspectiva, les grans agències espacials públiques, la NASA en el cas americà, o l'ESA europea, situen de forma vaga els seus escenaris de visita humana a Mart per a ben entrada la dècada dels 30.

Enviar homes a la Lluna amb bitllet d'anada i tornada, o colonitzadors a Mart, requereix tecnologia puntera, és obvi. També necessita la resolució de bastants factors de caire científic, com per exemple la pèrdua de massa òssia que produeix la manca o afebliment de gravetat.


Des del punt de vista tecnològic, es necessita un coet capaç d'elevar i impulsar una càrrega considerable i fer que aquesta escapi de les garres de la gravetat terrestre. En aquest sentit, l’honor de ser la bèstia per excel·lència encara l’ostenta el colossal i més que jubilat Saturn V, el coet dels Apolo de la dècada dels 60 i començaments dels 70 del segle passat (uf... sí, sí, del segle passat!).

Així que SpaceX va decidir ampliar la flota, desenvolupant la nau coneguda amb el nom de Falcon Heavy, amb una potència aproximadament del doble de les naus actuals. I amb tecnologia parcialment reutilitzable, provada ja parcialment en experiments anteriors, basada en components capaços de retornar de l'espai i aterrar plàcidament per a formar part de nous llançaments.

El 6 de febrer de 2018 era la prova de foc del Falcon Heavy. La de debò, sense xarxa de protecció i en directe.


Però, és clar, s'hi havia de posar una càrrega. Sí, s'hagués pogut posar un satèl·lit gran, o qualsevol altra cosa d'utilitat. Però no, Elon Musk tenia el show ben pensat. La càrrega havia de ser un dels seus descapotables vermells. I quan dic dels seus, és una afirmació literal. Un Tesla que ell mateix va conduir i que formava part de la seva flota personal. El tripulant seria el maniquí Starman, anomenat en homenatge a una de les cançons del Bowie, enfundat en el vestit espacial que la companyia vol provar.

La missió consistia en posar en òrbita al voltant de la Terra vehicle i tripulant, i des d’allà propulsar-los, al cap d’unes hores, cap a la llunyana òrbita de Mart.

Si deixem a banda, per uns instants, el component d'espectacle, acordarem que es necessitaran moltes proves, desafiaments, i conquestes si es vol acabar situant l’empremta de l’home sobre la terra marciana. Així que experiments com aquest són, i seguiran sent, imprescindibles.

En la missió es provava el coet, ja ho hem explicat. El retorn controlat de les seves peces. La capacitat d’enlairar una càrrega pesada. La tecnologia per a impulsar la càrrega cap a l’òrbita de Mart. I un munt de coses més que se m’escapen, i que a ben segur formen part de llargues llistes de comprovacions i testos que els tècnics d’SpaceX devien haver confeccionat.

El Tesla vermell, la música de Bowie, les càmeres, Spaceman... tot això sobrava? (un apunt: la música del gran Duc Blanc no sobra mai!)

Com deia abans, es pot criticar l’Elon Musk pel muntatge de caràcter marquetinià al més pur estil estrafolari-multibilionari americà. També es pot criticar, atenció amb això, que prou pena tenim en embrutar el nostre planeta per a que ara, a sobre, ens dediquem a enviar ferralla inútil a l’espai.

Però per un altre costat, milions de persones mai no oblidaran aquelles imatges surrealistes del descapotable vermell circulant al costat del planeta blau. Se’n parlarà durant temps. I segurament generarà interès del públic per tot allò que tingui a veure amb l’exploració de l’espai i, sobre tot, amb el repte d’encarar la propera frontera de la humanitat. El salt al planeta vermell.


La cosa està en el balanç, en si s’ha aconseguit un equilibri. Per alguns, el show haurà pagat la pena. Per altres, haurà estat només l’excentricitat d’algú a qui li surten els bitllets per les orelles (recomano, als que pensin així, que tinguin present que aquest home no ha fet els diners del no-res, i que deu conèixer i manegar bé el poder del màrqueting i el de la inversió en avenços que després es converteixen en abundants ingressos. O algú pensa que el viatge futur a Mart, o el dels 2 turistes a la Lluna, no els pagarà ningú?)

Que consti que ara he estat parlant només del component show, perquè la resta, la part tècnica i científica, penso que significa realment un punt històric en l’exploració espacial.

Deixeu-me parlar un moment de les imatges. Abans deia que eren espectaculars, com poques vegades s’havien vist. I és que l’òrbita del descapotable se situava molt per sobre de la que, per exemple, ocupa l’Estació Espacial Internacional, cosa que fa que la perspectiva sobre la Terra l’abastés per complert, mostrant-nos tota la bellesa de l’esfera blava. A partir de les vistes, vaig estimar en uns quants milers de quilòmetres l’alçada (la de l’Estació Espacial Internacional es mesura en centenars de quilòmetres).

El fet que el vehicle rotés provocava que no te’n poguessis cansar de mirar: s’alternaven vistes directes sobre el planeta, amb moments en què la Terra quedava reflectida a la carrosseria, amb altres dominats per un Sol encegador, i fins i tot, amb moments en els que una Lluna distant en fase treia el cap per un costat. Per cert, la rotació del cotxe no era només un efecte artístic. A l'espai les naus sempre es fan rotar per tal d'equilibrar les temperatures. Sense aire que serveixi de difusor, allà on arriben els rajos del Sol la temperatura es dispara a centenars de graus, i on no hi toca la llum també s'assoleixen centenars de graus, però sota zero.


Podeu (heu de!) visualitzar el vídeo que es va emetre en directe aquí: https://youtu.be/aBr2kKAHN6M

Starman viatja ja cap als dominis de Mart. Però alguna cosa ha fallat, i la trajectòria no va dirigida cap al planeta roig. El vehicle errarà, i acabarà viatjant eternament entre el Sol i algun lloc entre l’òrbita de Mart i de Júpiter. 

Les càmeres ja no funcionen, bateries esgotades. I la música del gran David Bowie fa hores que deu haver parat de reproduir-se.

Però allà va, per sempre, un descapotable vermell creuant el nostre Sistema Solar.



diumenge, de febrer 04, 2018

Què és això que anomenem temperatura?

La temperatura és un concepte quotidià, que tots emprem constantment. Des de la temperatura que farà demà, fins a la que marca el termòmetre que li hem posat al nostre fill. La temperatura del congelador, o la del cafè que ens crema la llengua.

Us heu parat mai a reflexionar què és, en realitat, això que anomenem temperatura? Sembla una cosa esotèrica, màgica. Què és el que fa que un objecte, una cosa, ja sigui gran, com una nebulosa a l'espai, o petita, com una gota d'aigua, tingui temperatura?

Potser sembla una pregunta sense importància?


No val respondre-la dient: "És clar, la temperatura és si una cosa està freda o calenta". Perquè així no ho responem, sinó que donem voltes sobre el mateix concepte. Què és estar fred o calent? Què fa que un glaçó de gel estigui fred, o la flama d'un llumí calenta?

Per entendre-ho, aquest cop no mirarem a munt, a l'espai, sinó cap a dins de la matèria. Com sempre, em permetré fer algunes aproximacions en l'explicació per tal d'intentar fer-la més entenedora (perquè la realitat és un xic més complexa que la que explicaré, especialment si un té en compte els efectes de la mecànica quàntica).

Tota la matèria està composada per àtoms i molècules (que no són més que associacions d'àtoms). En un gas, les seves molècules es mouen lliurement dins l'espai en el que el gas està confinat, omplint-lo de forma homogènia. En un líquid, els àtoms i molècules es troben lligats entre ells, cosa que fa que la substància en qüestió tingui més consistència que un gas. I en un sòlid, aquests enllaços són molt més forts.

Però sigui quin sigui l'estat de la matèria, gasosa, líquida, o sòlida, els seus àtoms sempre estan en moviment. Ja hem comentat com les molècules d'un gas vaguen de forma aleatòria. Les d'un líquid també es mouen, cosa que fa que tot es mescli de forma homogènia. Inclús en un objecte sòlid. En aquest cas, tot i que les molècules es troben, com dèiem, fortament lligades entre elles, el moviment que tenen el podem visualitzar com si fos de vibració. Els àtoms vibren constantment, sense poder escapar-se i trencar els enllaços.

Doncs bé, la temperatura és una mesura estadística d'aquest moviment dels àtoms. Quan un termòmetre ens marca la temperatura, ens està dient com de ràpid o lent es mouen (o vibren) els àtoms amb els que ha estat en contacte.

Una temperatura alta significa que els àtoms o les molècules es mouen ràpidament (o vibren amb força). Si apliquem calor, és a dir si aportem energia a l'objecte, la seva temperatura puja, que vol dir que l'energia que li estem afegint al sistema passa a formar part de l'energia de moviment dels seus àtoms, que ara es mouen encara més ràpidament. Així, pot arribar un moment en el que es moguin tan fortament que els enllaços que mantenien la cohesió en un sòlid es trenquin, i les seves molècules es disgreguin, passant a ser un líquid o un gas.

Si refredem l'objecte, si aquest perd calor, el que estem fent en realitat és minorar l'energia de moviment dels seus àtoms. Aquests calmen el seu moviment o la seva vibració. Com més fred un objecte, menys energia tenen els seus àtoms, menys es mouen.

La transferència de calor entre objectes és, segons tot això, el traspàs de l'energia de moviment dels àtoms. Quan el meu dit es retira ràpidament del ferro roent és perquè els àtoms i molècules que conformen els teixits de la meva pell han adquirit més vibració (que també han transferit a les terminacions nervioses, que han alertat al cervell).

Aquesta transferència de calor, dels objectes més calents als freds és inevitable. És com posar unes tranquil·les boles de billar (àtoms d'un objecte fred) en mig d'una taula plena d'altres boles que circulen a tota velocitat per allà (àtoms calents). Tard o d'hora col·lidiran entre elles i es transferiran energia de moviment: unes guanyant moviment (les que estaven aturades), i les altres perdent-ne (les que es movien ràpidament). Fins a que tot quedi en equilibri.


Hi ha altres formes d'escalfar o refredar que no passen pel contacte entre objectes. Per exemple, l'aplicació d'un fort camp magnètic a una substància la pot escalfar, perquè farà augmentar la vibració dels seus àtoms. O els rajos del Sol ens escalfaran la cara, amb un procés molt similar al que acabem de comentar.

No sé si havíeu sentit mai a parlar de l'anomenat zero absolut. Una temperatura que es defineix com la mínima assolible a la natura (273,15 graus C sota zero). Sembla estrany aquest concepte d'un valor mínim del què no es pot baixar? Amb la definició de temperatura que hem vist ja no és tan rar. Aquest zero absolut seria la temperatura que immobilitzaria els àtoms. Com que la temperatura és una mesura del moviment, i si els àtoms ja no es mouen, doncs allà s'acaba el valor de la temperatura (companys qüàntics, no m'ho tingueu en compte si us plau).

Les temperatures més baixes trobades a l'univers, per tant, es mouen al voltant d'aquesta xifra del zero absolut, però sempre un xic per sobre.

Així que ja sabeu. La propera vegada que llegiu el que marca el termòmetre, recordeu que és com si estiguéssiu mesurant com de nervioses i excitades estan les seves molècules.




Categories

Estels i Planetes

TOP