Locos por la Geología

En este momento, uno de los temas de actualidad es sin duda el descubrimiento del bosón de Higgs, que hasta hace muy poco sólo tenía una existencia hipotética, y cuyo impacto en el desarrollo de los diversos campos de investigación se irá conociendo seguramente con el tiempo.

Pero cabe hacerse algunas preguntas dentro del área de la Geología, seguramente también, y a ello me abocaré ahora, no sin antes hacer notar que se trata de meras especulaciones, ya que hasta este instante, poco es seguro, aunque todo sea apasionante.

¿Qué es el bosón de Higgs?

El bosón de Higgs recibe su nombre de Peter Higgs, científico que durante la década de 1960 postuló un mecanismo, también bautizado como Higgs, para explicar la generación de masa en ciertas partículas subatómicas.

Este bosón es el que el folklore popular ha bautizado como «Partícula de Dios», siguiendo la expresión usada en un libro de divulgación científica cuyo autor es el físico Leon Lederman, ganador del Premio Nobel.

Según la teoría vigente, el bosón de Higgs interacciona con todas las partículas con masa y con el fotón, pero él mismo no poseería carga eléctrica.

Básicamente sería una especie de eslabón perdido en el campo de la ciencia de partículas subatómicas, y de allí la importancia de su descubrimiento.

¿Cómo se lo descubrió?

No se trató de un descubrimiento casual ni fortuito, sino que su hallazgo formaba parte de los objetivos planteados desde la construcción del Gran Colisionador de Hadrones, GCH, o en inglés, Large Hadron Collider (LHC), que no es otra cosa que un acelerador de partículas, al que se ha dado en llamar la «máquina de Dios».

Debido a que ya desde su postulación teórica, la masa del bosón se considera muy grande (cientos de veces mayor que la del fotón), sólo puede ser detectado a altas energías en un acelerador de partículas. Para complicar aún más el reconocimiento, el bosón se desintegra casi de inmediato en otras partículas, de mayor duración, de tal modo que su presencia sólo se puede inferir a partir de esas partículas derivadas.

Precisamente con el propósito, entre otros muchos, de certificar la existencia de la «partícula divina», es que se construyó el acelerador y colisionador de partículas, en el marco de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, sigla procedente de su antiguo nombre en francés: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

El acelerador se encuentra cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza, y tiene una longitud de 27 km, con un diseño en forma de túnel circular, que permite la colisión de haces de hadrones (protones en este caso).

Cuando dentro del sistema dos haces protónicos desplazándose en sentidos opuestos a velocidades muy poco menores que la de la luz, chocan entre sí, se producen niveles de energía que a escalas subatómicas son elevadíimos.  Estos eventos permiten simular otros, que habrían ocurrido inmediatamente después del Big Bang.

Desde 2008 está en funcionamiento, con algunas interrupciones por razones de seguridad, y el 4 de julio del 2012, el CERN confirmó con más de un 99% de probabilidad, la detección del bosón de Higgs, o de una partícula cuyas características son consistentes con las esperadas en él, y que hasta el presente no se conocía.

¿Cuánto se sabe de la partícula de Dios?

Por el momento, se debe tener cierta cautela, ya que lo que realmente ha sucedido es la detección de emisiones que serían compatibles con la presencia del bosón de Higgs, pero para su verificación falta todavía que la experiencia se repita infinidad de veces, a partir de las 24 millones de colisiones de protones por segundo que se generan en el LHC. Esto puede consumir años (dos o tres) hasta una confirmación final.

El proyecto en su conjunto, excede absolutamente este hallazgo y durará décadas. De hecho, ha comenzado hace cincuenta años, al realizarse la postulación teórica que significó el diseño del que tal vez sea el experimento más caro en la historia de la ciencia.

¿Qué implicaría su descubrimiento?

El bosón es la pieza necesaria para confirmar el Modelo Estándar. Este modelo, y la Teoría de la Relatividad, son los dos paradigmas más aceptados para explicar el origen de la materia y prácticamente todos los fenómenos subatómicos conocidos.

Hasta aproximadamente 1960, se tropezaba con una contradicción aparente entre dos postulados fundamentales: por un lado, la fuerza nuclear débil entre partículas se explica mediante leyes similares a las del electromagnetismo; y por el otro, algunas leyes verificadas en la interacción de las partículas exigen que éstas sean no masivas.

La conciliación surge a partir de lo que luego se denomina mecanismo de Higgs, y que requiere la existencia del bosón, pues todas las partículas masivas que lo constituyen recibirían su masa a partir de interacciones con él.

Esta significación está lejos de ser irrelevante, pero debe reconocerse que no tiene una aplicación práctica en el corto plazo, al menos a la luz de lo que hoy se conoce.

¿Qué efectos podría tener en la investigación geológica?

Como ya dije más arriba, falta todavía mucha investigación para confirmar, en primer lugar, si la partícula detectada es en efecto el bosón o no.

Pero de serlo, en el mediano y largo plazo podría arrojar luz sobre aspectos fundamentales del origen del Universo.

Por otro lado, como tanto el bosón como su campo asociado tienen relación con el origen de la masa de las partículas elementales, su hallazgo significa una clave importante en la comprensión de la génesis de los minerales y las rocas.

También la dilucidación de los ambientes en que ellos se forman puede beneficiarse con la comprensión de esta nueva partícula y sus relaciones con las ya conocidas.

¿Tendría efectos en la aplicación práctica de la profesión geológica?

Todos los grandes descubrimientos han tenido impactos en la técnica y las actividades cotidianas de todas las profesiones, pero por lo común esos efectos demoran muchos años en consolidarse. Es muy probable que no se noten hasta la próxima generación de geólogos, por lo menos.

Y si me equivoco, voy a ser la primera en festejarlo, incorporando cualquier avance a mi práctica profesional…aunque me temo que debería estar en ejercicio a los 90 años por lo menos 🙁 .

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P.S.: la imagen que ilustra el post es de Wikipedia.

Nos vemos el próximo lunes, con más reflexiones varias. Un abrazo, Graciela.

Cuando de regreso de su asistencia al Congreso Blogs and Books, en Nueva York, Pulpo puso en mis manos este libro, me di cuenta en el acto de que se trataba de una joya.

¿Cuáles son sus datos de edición?

Oman´s Geological Heritage es una segunda edición, publicada en 2006 por Petroleum Development Oman, del Sultanato de Omán.
El autor de la Primera edición (de 1990) es Michael Hughes Clarke, y el editor de la presente tirada es Ken Glennie.

¿Cuál es su contenido?

Consta de nueve capítulos, además de mapas, cartas, diagramas y un excelente glosario para quienes lo lean sin conocimientos específicos.
Los Títulos de los capítulos son:

1. Cómo surgió Omán.
2. La historia contada por las rocas
3. Montañas.piedemontes, planicies y el mar.
4. Fósiles. Huellas de la vida antigua.
5. Ascenso y caída de las montañas.
6. Legado de las eras de hielo.
7. Develando las profundidades
8. La naturaleza como artista
9. El tesoro dentro de las rocas.

Como puede fácilmente observarse, los capítulos están orientados a una lectura amena y sencilla.

¿Qué méritos lo hacen tan especial?

En primer lugar, lo esmerado de la edición desde el punto de vista formal, es decir, su excelente presentación y encuadernación, y la calidad de los materiales usados para su impresión.

Una vez apreciadas estas cualidades a simple vista, y al internarnos en sus páginas, nos vemos atrapados por sus textos, breves, sencillos, pero científicamente impecables.

Por otra parte las fotografías, que son lo que más abunda en el libro, son de una gran belleza, y representan paisajes espectaculares, donde se pueden comprender los procesos sin esfuerzo, pues están magistralmente seleccionados.

Como si todo ello fuera poco, es una auténtica invitación a conocer un país distante y misterioso, pero rico en recursos geológicos, tanto minerales como paisajísticos. Adentrarse en su lectura despierta una enorme avidez por conocer Omán, o al menos, eso me ha pasado a mí. Y les prometo indagar sobre él y compartir datos de su Geología en futuros posts.

¿A quién puede interesarle?

Por supuesto a los geólogos, pero también a los amantes de la naturaleza, a los que se apasionan por el turismo, a los que quieren aprender de manera entretenida, y a quien quiera que aprecie un trabajo estéticamente perfecto.

Es un libro del que pueden beneficiarse particularmente los docentes de las Ciencias de la Tierra, porque no hay muchos donde haya tantas y tan claras ilustraciones de los fenómenos que se deben enseñar en esas materias.

Y por cierto las bibliotecas de Ciencias, sean de Escuelas, Institutos, Universidades o Asociaciones profesionales, se verían engalanadas con este material.
(No sé si se nota que me encantó, y estoy feliz con él)

¿Dónde puede comprarse?

En Amazon está a la venta, pero también podrían, según creo dirigirse a la dirección que aparece en el mismo libro:

External Affairs & Communications Department
Petroleum Development Oman LLC
P.O. Box 81
Muscat 113
Sultanate of Oman
www.pdo.co.oms.

P.S.: La imagen que ilustra el post es la portada del libro, y la he tomado de Amazon.

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En esta oportunidad, mi búsqueda literaria me llevó a este cuento donde hay un «agujero negro» involucrado, y como considero a Asimov un maestro, no puedo menos que compartir esta joyita con ustedes.

Se trata del cuento Acerca de nada, de Isaac Asimov editado por Ediciones La cueva.

Toda la Tierra aguardaba a que el pequeño agujero la arrastrara a su fin. Había sido descubierto por el profesor Jerome Hyeronimus a través del telescopio lunar en 2125. y a todas luces iba a acercarse lo suficiente como para crear una marea de destrucción total.

Toda la Tierra hizo testamento y la gente lloró, los unos en los hombros de los otros, diciéndose «Adiós, adiós, adiós». Los maridos dijeron adiós a sus mujeres, los hermanos dijeron adiós a sus hermanas, los padres dijeron adiós a sus hijos, los amos dijeron adiós a sus animalitos de compañía, y los amantes se susurraron adiós al oído.

Sin embargo, a medida que el agujero negro se acercaba, Hyeronimus notó que no había efecto gravitatorio. Lo estudió más atentamente y anunció, con una risita, que después de todo no se trataba en absoluto de un agujero negro.

– No es nada- dijo-. Simplemente un asteroide vulgar al que alguien pintó de negro.

Fue muerto por una multitud enfurecida, pero no por eso. Fue muerto tan sólo después de que anunciara públicamente que iba a escribir una gran y emocionante obra acerca del episodio.

Dijo:

-La titularé Mucho adiós acerca de nada.

Toda la humanidad aplaudió su muerte.

La imagen que ilustra el post es tomada de este sitio

 

Este post es la continuación prometida en el del lunes pasado, de modo que la lógica indica que, si no lo han hecho ya, lo que deberían hacer es comenzar leyendo ése.

En ese post ya les hice notar que estábamos ante un ciclo cerrado que podemos comenzar a estudiar en cualquier punto, que puede así constituirse en el principio, y por ende es un muy buen lugar para empezar. 😀

En este caso, comenzaremos por lo que en el dibujo he señalado como 1, y que es en realidad un término abarcativo que se irá desglosando más adelante en sus muchas facetas.

1. Evaporación.

Si bien más adelante veremos que hay diversas fuentes que se pueden constituir en potenciales aportantes a esta parte del ciclo, y que cada una de ellas tiene características propias, las cuales a su vez son modificadas por diversos factores, hay también algunas generalidades que podemos resumir aquí.

Lo primero que se puede decir es que evaporación es el proceso por el cual el agua pasa de su estado líquido al de vapor, para lo cual se consume gran cantidad de energía, como ya explicamos en otro lugar.

Ese alto consumo energético hace que la evaporación se vea favorecida por las altas temperaturas. Como además al alcanzarse la saturación del aire con el vapor de agua presente, el proceso se dificulta, la renovación del aire es vital, y para ello, la acción del viento es también un factor que acelera la evaporación. Otros factores dominantes que definen el curso del proceso son: tensión de vapor, presión barométrica, y contenido de humedad atmosférica.

2. Formación de nubes.

El agua que ha sufrido evaporación constituye la humedad atmosférica, y puede permanecer como tal, ya sea de modo disperso o generando nubes, durante tiempos variables que dependen esencialmente de los mismos factores que  provocaron la evaporación. Esto es completamente lógico porque el fenómeno es reversible y se mueve en una u otra dirección según vaya cambiando el estado de los mismos factores involucrados.

3. Condensación seguida de precipitación.

En algún momento, sea por sobresaturación de humedad o por condiciones favorables para la condensación, (tales como la presencia de partículas en suspensión que actúan como núcleos atractivos de la humedad) el agua que se encontraba en estado de vapor, se precipita sobre la tierra.

4. Precipitación.

Según la latitud, altitud y estación del año -factores todos que inciden en la temperatura reinante- y según la altitud en la atmósfera en la cual la condensación tuvo lugar, la precipitación puede tomar distintas formas. Si sucede en estado líquido se denomina lluvia, y en estado sólido, puede ser granizo (cristales de hielo) o bien nieve, que tiene espacios de aire incluidos, los que le dan mucho menor densidad.

A partir de la precipitación se desatan numerosos procesos que redistribuyen el agua sobre la superficie terrestre, que van ocurriendo de modo más o menos simultáneo, y complejamente imbricado.

5. Evaporación simultánea con la precipitación, que ocurre en la misma atmósfera.

Tal vez les haya llamado la atención esa flechita que parte de la lluvia y vuelve a las nubes. Esta situación ocurre en regiones de escasas precipitaciones, poco intensas además cada una de ellas, y temperaturas muy elevadas. Se da a veces el caso de que en zonas desérticas, el agua no alcance nunca el suelo, porque se evapora en la propia caída.

No obstante, ese caso es bastante excepcional, y lo más corriente es que sólo una pequeña fracción del agua precipitada se vaya al mismo tiempo evaporando, si la atmósfera no está saturada.

6. Interceptación en el follaje.

Si la zona en que ocurre la precipitación tiene algo de cobertura vegetal, se producirá el efecto denominado de interceptación que no es otra cosa que un cierto grado de retención del agua caída, que es ejercido por el follaje.

Esa interceptación, disminuye por una parte el efecto erosivo de la lluvia, ya que minimiza el impacto sobre el suelo, y por otra parte, resta algún volumen – por pequeño que sea- del total que alcanza la superficie de la tierra de manera inmediata.

7. Evaporación y evapotranspiración desde las plantas.

El agua interceptada puede ser evaporada en parte desde la propia cubierta vegetal, mientras que otra parte puede ser absorbida por los tejidos de las plantas, y luego de un proceso interno en los tejidos, ser eliminada desde ellos por la transpiración, que provoca lo que se conoce como evapotranspiración.

Podemos aclarar que otro tanto ocurre desde la fauna, hombre incluido que tarde o temprano aporta su propia transpiración al ciclo del agua.

De todo lo dicho se desprende que existe una porción del monto de lluvia, que nunca hace contacto con el suelo.

Una vez que la capacidad de interceptación de la vegetación en un lugar dado es superada, y la evaporación simultánea con la lluvia se elimina, el monto restante de agua precipitada sigue su camino hacia la superficie terrestre.

Se denomina precipitación eficaz, al total del agua caída que llega realmente al suelo.

8, 9 y 10. Evaporación desde las corrientes, el suelo, mares, océanos y otros espejos de agua.

De esa precipitación eficaz, no toda continúa su marcha en estado líquido, puesto que la evaporación continúa, esta vez desde superficies líquidas libres, como los canales, lagos, mares, charcos, etc., o desde la humedad que se retiene en la parte superficial del propio suelo.

Esta evaporación continuada se debe esencialmente al calentamiento solar.

11. Volatilización desde la nieve y el hielo.

Como un caso particular de retorno de humedad a la atmósfera, se debe mencionar el proceso de volatilización, (cambio del estado sólido al gaseoso, sin pasar por la fase líquida) a partir de campos de nieve y glaciares.

En cualquiera de los casos, hasta aquí explicados, parte del agua aportada es recuperada más o menos rápidamente por la atmósfera, y queda disponible para reiniciar el ciclo.

12. Escurrimiento superficial.

Del monto restante, una parte permanecerá en el suelo según un proceso que veremos en el punto siguiente, mientras que el resto, (denominada lluvia en exceso) una vez superada esa capacidad de almacenamiento, forma en un primer momento una lámina continua sobre el suelo.

Dicha lámina crece hasta una altura variable que nunca supera el orden de los milímetros, y que depende de las características del terreno, de la presencia o no de vegetación, etc.

Cuando la altura del agua es mayor que la resistencia opuesta por la rugosidad del suelo, se inicia el escurrimiento superficial, que sigue la pendiente general del terreno.

A lo largo de ese escurrimiento, seguirán ocurriendo pérdidas por evaporación, evapotranspiración, e infiltración, de tal modo, que sólo se considera lluvia efectiva a la que finalmente se incorpora a los cursos permanentes o temporarios de curso definido.

A través de complicados diseños de drenaje que van aportando afluentes y tributarios a los grandes ríos, lagos o mares, una gran parte del agua termina por sumarse a las masas oceánicas que constituyen los mayores proveedores de humedad a la atmósfera, donde vuelve a producirse la condensación y se cierra otra vez el ciclo.

13. Infiltración.

Ya les dije en el punto anterior que una parte de la precipitación eficaz ocupará los poros libres del suelo, sean ellos superficiales o subsuperficiales, comenzando el fenómeno de infiltración, el cual tendrá lugar hasta superar la capacidad de almacenamiento del suelo involucrado.

Dicha capacidad es variable en el tiempo, ya que no sólo depende de las propias características de porosidad y permeabilidad del material, sino también de la intensidad de la lluvia, del tiempo transcurrido desde la última precipitación, y de las condiciones meteorológicas imperantes en ese lapso, del estado de saturación del terreno, etc.

Del total de agua infiltrada, habrá una parte que permanecerá en el suelo y que mencionaremos más adelante; otra que ingresará a las plantas por sus raíces (una parte de la cual, a su vez volverá al circuito de la evapotranspiración ya conocido); y habrá también otras porciones que continuarán el ciclo según los destinos que veremos en seguida.

14. Percolación.

Dijimos que el agua que supera la barrera entre la atmósfera y la litósfera incorporándose al suelo se denomina infiltrada, y que dividirá sus montos según diferentes destinos.

Así pues, habrá una cantidad que descenderá por su propio peso, aprovechando los poros de mayor tamaño del suelo, constituyendo el proceso conocido como percolación, que generalmente terminará por alimentar el caudal de las aguas subterráneas.

15. Escurrimiento subsuperficial.

Siempre dentro de las aguas infiltradas, una parte iniciará un escurrimiento subsuperficial siguiendo la pendiente regional y moviéndose lateralmente a través de poros interconectados en el interior del suelo.

Sus caminos tendrán diversos destinos, tales como el mar, los manantiales, ríos de alimentación subterránea, eventualmente oasis, o aún permanecerán como caudales subterráneos, etc.

16. Almacenamiento en el suelo en los poros capilares.

Los poros de menor tamaño se denominan capilares, palabra ésta que reconoce el mismo origen que el término cabello, y hace alusión a su escaso grosor.

Estos diminutos poros están capacitados para retener agua, y a veces por efectos de presiones diferenciales o fenómenos de succión pueden llegar a determinar ascensos, denominados precisamente fenómenos de capilaridad, que ponen a disposición de las plantas esa agua que muchas veces es la que hace toda la diferencia para permitirles sobrevivir en periodos de sequía.

17. Almacenamiento en acuíferos.

Los fenómenos de infiltración, percolación y escurrimiento subsuperficial son los responsables de generar reservorios profundos de agua a los que se llama acuíferos, y que dado lo importante del tema y su complejidad, serán motivo de numerosos posts en este blog.

18. Almacenamiento en glaciares.

Cuando la precipitación ocurre en forma de nieve, y se acumula a lo largo de muchos años, pueden generarse glaciares, que ocasionalmente liberan agua en estado líquido a través de ríos con nacientes en zonas de deshielo, y siempre aportan al ciclo por volatilización. Estos también serán temas para numerosos posts.

19. Almacenamiento en rocas sedimentarias.

Sea por precipitación directa o escurrimiento superficial o subsuperficial, las aguas pueden eventualmente alcanzar los fondos marinos o de otras cuencas locales, donde generan aguas congénitas, las cuales no son otra cosa que el agua que ha quedado aprisionada en los poros de las rocas sedimentarias durante su consolidación.

Estas aguas congénitas no son utilizables como recurso y requerirán millones de años para reinstalarse en el ciclo del agua, pero tienen gran importancia como registro de acontecimientos geológicos del pasado, de modo que también las mencionaremos en futuros posts.

19. Almacenamiento en cámaras magmáticas.

En su viaje subterráneo, puede que parte del agua se encuentre con zonas volcánicas y alimente fuentes termales, o bien que pase a formar agua de constitución de nuevos minerales, o dé lugar al nacimiento de aguas juveniles, nombre que se les da cuando se incorporan a magmas.

20. Almacenamiento en reservorios superficiales.

Por cualquiera de los múltiples caminos, superficiales y profundos que hemos mecionado, el agua puede volver a formar parte de un espejo libre tal como río, lago, mar, pantano, laguna, etc. etc., y cerrar el ciclo a través de la evaporación a partir de ellos.

21. Devolución a la atmósfera en fenómenos volcánicos y postvolcánicos.

Partes de las aguas juveniles que mencionamos antes pueden llegar a ser devueltas a la atmósfera en erupciones volcánicas, que siempre contienen cantidades de vapor de agua, o bien regresar como parte de geysers o fumarolas, entre otras manifestaciones postvolcánicas.

Sin embargo lo corriente es que tiendan a permanecer en las profundidades por miles de años.

Espero que esto les haya resultado interesante, porque todavía hay mucho que decir sobre el agua.

Un abrazo. Graciela

Bibliografía:

ARGÜELLO, Graciela L. 2002. LOS RECURSOS SUELO Y AGUA. Libro de Texto para el Trayecto Ciencias de la Tierra, del PROGRAMA DE POSTITULACIÖN EN CIENCIAS NATURALES, de la F.C.E.F. y Naturales de la U.N.Cba. 86 págs. ISBN Nº987-9406.

SAWKINS,F.J; CHASE,C.; DARBY,D.G.; RAPP.G. Jr.1974. «The evolving earth» Mac Millan Publishing Co.

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Recordarán ustedes que ya antes les he presentado este libro, e incluso he seleccionado párrafos que me parecieron particulamente interesantes. Pues allá vamos de nuevo.

Esta vez, he elegido textos donde de alguna manera se ha pintado muy bien la tarea del investigador. En la primera parte verán notitas de diversas explicaciones posibles para un hallazgo dado, y luego verán los recordatorios de las estrategias a abordar para confirmar o descartar las distintas posibilidades.

Son los párrafos que me gustaron más desde la óptica de un profesional que busca respuestas a los problemas planteados, y que debe formular hipótesis y demostrarlas o desecharlas después.

…Ahora busca papel y lápiz y hace lo que sabe hacer: plantar conjeturas y esperar a que germinen o no…

…obliga a su cabeza a enfocarse en teorías y resultados. Preguntas y respuestas. Ciencia.

Teoría 1: Un hombre…El tiempo se ocupó de mezclar los restos….

Teoría 2: Todo se trata de una broma. Una puesta en escena…

Teoría 3: Movimientos sísmicos…

Pregunta: Si el cráneo no puede tener más de unos cientos de años, ¿por qué está fosilizado?…

Acciones a tomar: Utilizar técnicas de datación…

Por supuesto, he seleccionado pequeñas partes y he rellenado el resto con puntos suspensivos porque no quiero dar pistas sobre el desenlace de la novela que tiene intenciones de  generar intriga, y no quiero echarla a perder.

Espero que pasen un buen fin de semana. Un abrazo, Graciela