¿Qué tanto conocemos del universo?

Parte de la materia y la energía que la ciencia conoce es sólo el 5% del universo, lo cual quiere decir que se ignora el 95%. Hay que aceptar que ante la naturaleza estamos en tinieblas. Aun así, con poco conocimiento, la tecnología avanza para el beneficio de la sociedad; lo que a su vez permite a los científicos lograr nuevos descubrimientos. Por eso cada año se tienen formas de diagnosticar novedosas enfermedades, lograr medios de transporte y comunicación más rápidos; agricultura más eficiente y con menos daño ambiental, etc. 

La ignorancia frente al inmenso cosmos lo advirtieron varios científicos. El más grande de todos, Isaac Newton (1643-1727) afirmó: “Lo que conocemos es una gota, lo que no conocemos es un océano”. También, la importancia de saber del universo la planteó el grande divulgador de la ciencia, Carl Sagan (1934-1996), expresando: “Para mí, es mucho mejor comprender el universo tal como es en realidad que persistir en el engaño, por muy satisfactorio y tranquilizador que sea”.  Esa tarea de explicarse el mundo ha sido el trabajo de mujeres y hombres a lo largo de milenios.  

Como el conocimiento no tiene fronteras, los científicos siguen develando el cosmos. En esta ocasión se presentarán dos aportes recientes, uno de ellos se logró con la técnica de rayos X (RX) mejorada y fue anunciada el 1 de junio en la revista National Geographic (NG) con el título: “Científicos logran la primera radiografía de un solo átomo”, presentado por Sergio Parra, periodista especializado en temas de ciencia, naturaleza, tecnología y salud. 

Por otra parte, las imágenes tomadas con el telescopio espacial James Webb (JWST), vuelven a sorprender con el anuncio de la detección de moléculas orgánicas complejas en la galaxia más lejana originada hace unos 1.500 millones de años, después del inicio del big bang. El resultado se divulgó el 5 de junio en la revista Nature, una de las más importantes en el género científico, siendo el líder de la investigación, Justin Spilker, de la Universidad A&M de Texas (EE. UU.). Ampliar estas dos noticias es el propósito de este artículo dominical. 

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Primera ‘foto’ de un solo átomo 

“La primera radiografía de un solo átomo es considerado un descubrimiento que revoluciona la forma como los científicos detectan y estudian materiales, dando lugar a nuevas tecnologías en áreas de la informática y las investigaciones cuántica y médica”. Así lo reseñó Parra al inicio del artículo. Para resaltar lo revolucionario de la nueva técnica, se debe decir que la señal de RX producida por un átomo es muy débil, entonces hay que hacer modificaciones al experimento.   

Actualmente se emplean RX de alta energía para poder hacer la comprensión de átomos y moléculas, así como su organización. Capturando la señal de los rayos difractados, se reconstruyen las configuraciones cristalinas de estos elementos. Sin embargo, hasta la fecha, la cantidad más pequeña que se había podido radiografiar de una muestra es de un attogramo (unos 10.000 átomos o más).  

¿Entonces, qué hicieron los científicos? Así lo explica Parra: “Existen varias técnicas para utilizar RX y observar cómo se estructuran las cosas en escalas extremadamente pequeñas. Una de ellas es la técnica de RX de sincrotrón, en la cual los rayos X se aceleran a altas energías para que emitan una intensa radiación”. Los sincrotrones son un tipo de aceleradores de partículas usados en el estudio de la materia y sus propiedades. 

Para complementar el experimento, NG relata que un grupo de investigadores dirigidos por el físico Tolulope Ajayi de la Universidad de Ohio y el Laboratorio Nacional de Argonne (EE. UU.), emplearon una combinación de RX de sincrotrón y una técnica de microscopía llamada microscopía de túnel de barrido; método que utiliza una punta afilada que actúa como sonda conductora interactuando con los electrones del material de prueba a través de un fenómeno conocido como “tunelización cuántica”, siendo la primera vez que se hace este experimento.   

El periodista científico de NG señaló que “estas dos técnicas combinadas se conocen como microscopía de túnel de barrido de RX de sincrotrón (SX-STM). La radiación X amplificada excita la muestra, y un detector en forma de aguja recoge la fotoemisión resultante. Fue así como lograron radiografiar el primer átomo individual de la historia, que era concretamente un átomo de hierro”.  

“Los átomos pueden visualizarse de forma rutinaria con microscopios de sonda de barrido, pero sin rayos X no se puede saber de qué están hechos. Ahora podemos detectar exactamente el tipo de un átomo concreto, átomo por átomo, y medir simultáneamente su estado químico”, ha explicado Ajayi en un comunicado de la Universidad de Ohio. 

Detectadas moléculas orgánicas complejas 

Asimismo, el telescopio espacial sigue siendo noticia desde su lanzamiento en diciembre 2021. Ha venido transformado la idea que se tiene del cosmos, desde que envió las primeras imágenes en julio del 2022. Nuevas galaxias y exoplanetas descubiertas dan una idea de lo insignificante que es el planeta Tierra, pero además lo mucho que se debe cuidar porque, por ahora, sigue siendo el único rincón del mundo con la exuberancia de su flora y su fauna.  

JWST volvió a ser noticia este 5 de junio cuando se conoció que había detectado unas moléculas orgánicas complejas. Las moléculas, conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos, hacen parte de un grupo de más de cien sustancias químicas formadas durante la combustión incompleta de materiales como el carbón o el petróleo, que están muy vinculados con la Tierra.  

La galaxia donde se dio el hallazgo es SPT0418-47 que está a unos 12.000 millones de años luz de la Tierra, y a unos 1.5000 millones de años del inicio del big bang. La noticia de este descubrimiento lo reportó también la revista Nature con el título: “Spatial variations in aromatic hydrocarbon emission in a dust-rich galaxy”, que podría traducirse como: variaciones espaciales en la emisión de hidrocarburos aromáticos en una galaxia rica en polvo. 

El primer autor del artículo es Justin Spilker de la Universidad A&M de Texas y entre otros coautores aparecen el investigador Joaquín Vieira y el estudiante graduado Kedar Phadke de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign (EE. UU.). Una característica de lo observado, indica que la galaxia está formando nuevas estrellas. Por eso Spilker destacó: “En cualquier lugar en el que se vieran estas moléculas, las estrellas nacientes también estaban allí ardiendo”. 

Asimismo, Spilker comentó que ahora quieren comprender “si es realmente cierto que donde hay humo, hay fuego” pues, tal vez, puedan encontrar galaxias tan jóvenes, cuyas moléculas complejas como las descubiertas – que no hayan tenido tiempo de formarse en el vacío –   pertenezcan a galaxias solo de fuego y nada de humo. Así que vendrán muchos más descubrimientos; y para los creyentes de vida extraterrestre, se puede decir que el hallazgo es un componente básico de la vida.      

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¿Podrá Colombia investigar así? 

Si el gobierno apuesta con alto presupuesto, seguramente que la academia podrá tener presencia en este tipo de investigación. Pero, según un estudio realizado por el Laboratorio de Economía de la Educación (LEE) de la Universidad Javeriana, con un promedio de inversión de 0.3% del PIB, Colombia sólo logra superar a Perú y Paraguay. El país está por debajo de la inversión media de América Latina y el Caribe que llega al 0.5% del PIB. Y el gobierno de Petro no le ha ‘sonreído’ a la investigación. 

Colombia podría ingresar en esas investigaciones si los académicos se vinculan con grupos de investigación como los citados. Es necesario invertir en investigación de problemas medioambientales, de agua, agricultura, vías de comunicación, además de superar la huella que deja la pobreza en desnutrición, educación, etc. Pero como la ciencia y la tecnología traen riqueza, el gobierno no puede olvidar invertir en esos campos. Además, hay que priorizar la investigación desde la educación básica.  

Es decir, se requiere una gran inversión en formación de docentes, tanto en primaria como en bachillerato, excelentes en lectura y escritura; con conocimientos en ciencias básicas, matemáticas e informática, así como en humanidades; requiriéndose más laboratorios y menos ladrillo. De modo que a la universidad le llegará “materia prima de calidad”, para contar con idóneos profesionales e investigadores, con actitud crítica frente a su proceso de formación.