Lo que veremos en el futuro

Para muchos de nosotros, la llegada de la Covid-19 fue como si el mundo de repente se pusiera en pausa; el coronavirus y sus consecuencias en la salud, la economía y nuestros seres queridos parecían ser los únicos temas de conversación.

Sin embargo, con la llegada de las vacunas para muchos países la vida está regresando, mal que bien, a lo que era la vida normal. Se levantó la pausa y, otra vez, avanzamos hacia el futuro. Estas son algunas cosas que veremos el próximo año.

Cuando lo que nos espera es el pasado

En mayo de este año, un grupo de investigadores dio a conocer que habían encontrado la galaxia en espiral más antigua jamás observada.

Las ondas de radio que generaron la imagen obtenida con el radiotelescopio Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (que está en Chile y recibe el nombre más corto de ALMA), se formaron sólo mil 400 millones de años después del Big Bang.

Mirar al universo tiene ese efecto. La luz, los rayos X, las ondas de radio y las electromagnéticas en general viajan muy rápido pero no lo hacen instantáneamente, las imágenes que nos hacemos en la Tierra en realidad corresponden al pasado. Así, la luz del Sol que entra en este momento por la ventana en realidad se generó hace unos ocho minutos con 17 segundos. Si es de noche y lo que vemos es la luz del Sol que refleja la Luna, que está mucho más cerca, ésta tardó en llegar 1.255 segundos.

En contraste, las ondas de radio que se generaron en la galaxia espiral recién descubierta tardaron 12 mil 400 millones de años en llegar a la Tierra. En este caso, lo que se puede observar son las ondas de radio porque la galaxia tenía mucho polvo que absorbió la luz.

A partir de los datos, los astrónomos pudieron saber que esta galaxia tiene un tercio del tamaño de nuestra Vía Láctea pero más o menos la misma cantidad de masa estelar e interestelar.

De hecho, a pesar de la enorme distancia, “la calidad de los datos de ALMA fue tan buena que pude ver tantos detalles que pensé que era una galaxia cercana”, dijo en un comunicado Takafumi Tsukui, un estudiante de posgrado y autor principal del reporte de la investigación que se publicó en la revista Science.

Sin embargo, este descubrimiento del equipo de investigadores de la universidad japonesa SOKENDAI y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón será superado muy pronto, quizá tanto como el próximo año.

Este 22 de diciembre se lanzará el telescopio más poderoso que se haya puesto en órbita en torno a la Tierra, el Telescopio Espacial James Webb, nombrado así por el segundo administrador de la Agencia Espacial Nacional de Estados Unidos (la NASA).

Se espera que el James Webb logre observar estrellas y galaxias más lejanas de lo que se ha detectado hasta ahora, lo que también significa más antiguas. Se calcula que se podrá ver luz proveniente de objetos que existieron cuando el universo tenía apenas cien millones de años de haberse formado (han pasado 13 mil 700 millones de años desde entonces).

Además, el James Webb está equipado con instrumentos que pueden analizar la composición química de la atmósfera de los planetas que no forman parte de nuestro sistema solar, y no sólo la de los gigantes gaseosos tipo Júpiter, sino de los planetas rocosos tipo la Tierra, lo cual permitiría saber si pueden albergar vida, tanto si sus atmósferas tienen sustancias similares a las que requiere la vida terrestre como si tienen composiciones totalmente distintas y que serían tóxicas para nosotros.

También este año se descubrió un sistema planetario más grande y caliente que se haya visto, y el telescopio espacial Hubble tomó algunas imágenes sorprendentes; sin embargo, el James Webb, cuya planeación y construcción han tardado 20 años, promete rebasar esos descubrimientos muy pronto, y por supuesto encontrar cosas que nadie espera y, ojalá, ni se imagina que existan.

La foto de átomos más nítida

Otro de los grandes descubrimientos que pasaron desapercibidos en 2021 por la presencia del SARS-CoV-2 es que se tomó una imagen de átomos con el doble de resolución de lo que había sido posible hasta ahora.

El aumento de esta imagen es de 100 millones de veces y su resolución de una billonésima de metro es tan nítida que el único elemento borroso es la agitación térmica de los propios átomos.

“Esto no solo establece un nuevo récord”, dijo en un comunicado David Muller, sino que tal parece que será el límite máximo para la resolución. “Ahora podemos averiguar dónde están los átomos de una manera muy fácil. Esto abre un montón de nuevas posibilidades de medición de cosas que hemos querido hacer durante mucho tiempo”, agregó quien fue uno de los líderes de la investigación.

El desarrollo de esta nueva y poderosa “cámara” no dependió de que se inventaran o mejoraran lentes para el microscopio electrónico, sino de un nuevo procesamiento por medio de algoritmos informáticos de la información que ya se podían obtener por medio de un proceso llamado pticografía electrónica.

La pticografía electrónica no genera imágenes como tales, sino que escanea lo que se conoce como patrones de dispersión. Un equivalente macroscópico y no muy exacto de esta técnica sería poder averiguar la forma, el tamaño y la masa de dos piedras que se arrojan a un lago a partir del patrón de interferencia de las ondas que generan en la superficie del agua.

En los próximos meses cabe esperar imágenes de otros átomos y no solo de cristales del superconductor ortoescandato de praseodimio (PrScO3), que son los que se tienen hasta ahora y que fueron publicados en la revista Science.

La película molecular

Leer esta frase toma menos de un segundo. Pero en ese tiempo, los fotones estimularon a los sensores de las células de la retina, los cuales cambiaron de configuración e hicieron que algunos iones pasaran de un lado a otro de la membrana celular y generaran un impulso eléctrico, el cual viajó a través del nervio óptico hasta llegar al cerebro, donde unas neuronas, también con base en señales eléctricas que dependen del flujo de iones a través de membranas y de la liberación de neurotransmisores a las sinapsis entre la terminación del axón de neurona y las dendritas de otra, logran formar la imagen de la frase y entenderla.

Este complejo proceso, como muchos otros en la biología, está lejos aún de estar bien entendido, en parte debido a la vertiginosa velocidad a la que ocurre, así que para poder visualizarlo mejor el Instituto Rosalind Franklin en el Reino Unido se instaló un microscopio electrónico que puede obtener hasta un millón de imágenes de muestras biológicas por segundo, lo cual es mil veces más rápido que el estándar actual.

El microscopio puede trabajar con muestras biológicas tanto congeladas como en líquidos, lo que permitirá obtener imágenes de moléculas en movimiento, por lo que podrá filmar cosas como, por ejemplo, la liberación de neurotransmisores en el espacio intersináptico, la entrada del coronavirus SARS-CoV-2 a una célula humana o la interacción entre un antibiótico y una bacteria.

La construcción y el diseño del instrumento, que es el primero de tres que desarrolla la empresa japonesa JEOL Ltd para la Universidad de Oxford, tomó alrededor de cinco años, desde que se instaló a mediados de este año se ha estado calibrando y se espera que antes de que termine el año empiece a funcionar “para hacer ciencia realmente emocionante”, comentó Angus Kirkland, uno de los encargados de la operación del microscopio.

Kirklan agrega: “Estamos viendo características que son más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible normal, por lo que incluso las vibraciones pequeñas o los cambios de temperatura pueden hacer que las cosas se muevan. Las máquinas tienen que estar en un lugar muy controlado, por lo que lo operamos de forma remota, no hay riesgo de interferencia ambiental“.

Epílogo mexicano

La construcción del Telescopio Espacial James Webb contó con la participación de 15 países a lo largo de 20 años y una inversión de casi nueve mil millones de dólares. Ha sufrido una multitud de retrasos porque ha habido que revisar una multitud de detalles técnicos desde la construcción del espejo para aumentar la resolución hasta el armado automático, pues irá empaquetado en un cohete y ya en órbita se desplegará a su forma funcional.

Por su parte, en el laboratorio de David Muller en la Universidad de Cornell la microscopía electrónica es una herramienta para estudiar materiales que se puedan aplicar al manejo de energías renovables, pues en escala atómica, la mecánica cuántica induce comportamientos muy diferentes a los que podrían esperarse a escalas mayores. “En estos límites, donde la intuición cotidiana se rompe, buscamos fases y físicas nuevas e inesperadas”, escribe Muller.

En contraste, en México, donde el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) financia la mayor parte de la investigación, los investigadores protestan porque se ha reducido la cantidad de recursos que se dan y estos se entregan con muchas limitaciones.

Por ejemplo, la última Convocatoria de Ciencia Básica y/o Ciencia de Frontera, a la que se deberían presentar propuestas “dirigidas a generar nuevas teorías y conocimiento” establece un límite máximo de 750 mil pesos (poco más de 35 mil dólares), cuando en administraciones pasadas podía llegar hasta 3.5 millones de pesos.

Los investigadores también han protestado porque, además de ser muy poco dinero considerando el costo que llegan a tener los instrumentos científicos, los rubros para los que se puede pedir el dinero no están bien definidos y no incluyen, por ejemplo, la posibilidad de comprar reactivos químicos.

Por otra parte, los recursos deben ser ejercidos en máximo nueve meses y se deben enlistar los resultados que se pretende conseguir, cuando la ciencia de frontera busca, justamente, lo desconocido, lo nuevo y lo inesperado.