Las escalas más grandes y superpuestas en rojo y verde comienzan a formar sus detalles estructurales a la mitad del desarrollo (derecha). Cada imagen tiene 75 µm de ancho. Crédito: Anthony McDougal y Sungsam Kang
Los resultados podrían informar el diseño de nuevos materiales como ventanas iridiscentes o textiles impermeables.
Si rozas las alas de una mariposa, es probable que salgas con una pizca fina de polvo. Este polvo de lepidópteros está formado por diminutas escamas microscópicas, cientos de miles de las cuales cubren las alas de una mariposa como tejas en un techo ultradelgado. La estructura y disposición de estas escamas le dan a la mariposa su color y brillo, y ayudan a proteger al insecto de los elementos.
Ahora, CON Los ingenieros han capturado la intrincada coreografía de escamas de mariposa que se forman durante la metamorfosis. Por primera vez, el equipo observó continuamente las escamas de las alas crecer y ensamblarse a medida que una mariposa en desarrollo se transforma dentro de su crisálida.
Con una cirugía menor y un enfoque de imagen inteligente, los investigadores pudieron observar la formación de escamas de alas en muestras de Vanessa cardui, comúnmente conocida como la bella dama mariposa. Observaron que cuando se forma un ala, las células de su superficie se alinean en filas ordenadas a medida que crecen. Estas células se diferencian rápidamente en una alternancia de escamas de «cobertura» y «suelo», produciendo un patrón superpuesto similar a una teja. Cuando alcanzan su tamaño completo, las escamas forman finas crestas a lo largo de su longitud: características diminutas y onduladas que controlan el color del insecto y lo ayudan a absorber la lluvia y la humedad.
Las imágenes SEM se utilizan típicamente para visualizar escamas en desarrollo en un ala de mariposa (se muestran dos escalas individuales, arriba a la izquierda); un nuevo enfoque utiliza imágenes de fase cuantitativa para mostrar escalas individuales con más detalle (arriba a la derecha y abajo). El ancho de las escamas es de aproximadamente 50 µm. Crédito: Anthony McDougal y Sungsam Kang
El estudio del equipo, publicado hoy (22 de noviembre de 2021) en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, ofrece la mirada más detallada hasta la fecha sobre la arquitectura emergente de escamas de mariposa. Las nuevas visualizaciones también podrían servir como plantilla para el diseño de nuevos materiales funcionales, como ventanas iridiscentes y textiles impermeables.
«Las alas de mariposa controlan muchos de sus atributos al dar forma con precisión a la arquitectura estructural de sus escamas», dice el autor principal Anthony McDougal, asistente de investigación en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. “Esta estrategia podría utilizarse, por ejemplo, para dar color y propiedades de autolimpieza a automóviles y edificios. Ahora podemos aprender del control de mariposa estructural de estos complejos materiales micro-nanoestructurados. «
Los coautores de McDougal en el MIT incluyen al becario postdoctoral Sungsam Kang, el científico investigador Zahid Yaqoob, el profesor de ingeniería mecánica y biológica Peter So, y el profesor asociado de ingeniería mecánica Mathias Kolle.
Un campo de luciérnagas
La sección transversal de un ala de mariposa revela un intrincado andamio de escamas y nervaduras que varían en estructura y disposición de una especie a otra. Estas características microscópicas actúan como pequeños reflectores que hacen rebotar la luz para darle a la mariposa su color y brillo. Las crestas en las escamas de un ala sirven como canalones y calentadores en miniatura, canalizando la humedad y el calor para mantener al insecto fresco y seco.
Los investigadores han intentado replicar las propiedades ópticas y estructurales de las alas de las mariposas para diseñar nuevas células solares y sensores ópticos, superficies resistentes a la lluvia y al calor, e incluso billetes iridiscentes con patrones de cifrado para desalentar la falsificación. Saber qué procesos explotan las mariposas para hacer crecer sus escamas podría ayudar a guiar aún más este tipo de desarrollo tecnológico bioinspirado.
Actualmente, lo que se sabe sobre la formación de escamas se basa en imágenes fijas de alas de mariposa maduras y en desarrollo.
“Los estudios anteriores brindan instantáneas convincentes en ciertas etapas de desarrollo; Desafortunadamente, no revelan la cronología continua y la secuencia de lo que sucede a medida que crecen las estructuras de escala ”, dice Kolle. «Necesitábamos ver más para empezar a entenderlo mejor».
En su nuevo estudio, él y sus colegas se propusieron observar continuamente cómo las escamas crecen y se ensamblan en una mariposa viva en el proceso de transformación. Eligieron estudiar especímenes de Vanessa Cardui, porque las alas de la mariposa tienen características comunes a la mayoría de las especies de lepidópteros.
El equipo crió orugas Painted Lady en contenedores individuales. Una vez que cada oruga se encerró en una crisálida, lo que indica el comienzo de su metamorfosis, los investigadores cortaron con cuidado el material delgado como el papel y despegaron un pequeño cuadrado de cutícula, o cubierta del ala en desarrollo, exponiendo las escamas que crecen debajo. Luego usaron un bioadhesivo para pegar un cubreobjetos transparente sobre la abertura, creando una ventana a través de la cual podían ver a la mariposa y sus escamas continuar formándose.
Para visualizar esta transformación, Kolle y McDougal se asociaron con Kang, Yaqoob y So, expertos en un tipo de imagen llamada microscopía de fase de reflexión de correlación de puntos. En lugar de proyectar un amplio haz de luz sobre el ala, que podría ser fototóxico para las células delicadas, el equipo aplicó un «campo moteado»: muchos pequeños puntos de luz, cada uno de los cuales brilla en un punto específico del ala. El reflejo de cada pequeña luz se puede medir en paralelo con todos los demás puntos del campo para crear rápidamente un mapa tridimensional detallado de las estructuras de las alas.
“Un campo moteado es como miles de luciérnagas que generan un campo de puntos de luz”, dice So. “Con este método, podemos aislar la luz de diferentes capas y reconstruir la información para mapear eficazmente una estructura en 3D. «
Un barrido profundo a través de las escamas de las alas de una ninfa que ha completado el 83% de su metamorfosis. La izquierda muestra la cantidad de luz reflejada de las escalas, mientras que la información de fase de la derecha muestra gradaciones más finas en la distancia que la luz viaja a las escalas. Crédito: MIT
Haz conexiones
En sus visualizaciones del ala de mariposa en crecimiento, el equipo observó la formación de características muy detalladas, que van desde escalas micrométricas hasta crestas de escala nanométrica aún más finas a escalas individuales.
Observaron que a los pocos días las células se alineaban rápidamente en filas y poco después se diferenciaban en un patrón alterno de escamas de cobertura (las que cubrían el ala) y escamas del suelo (las que estaban ocultas debajo). Cuando alcanzaron su tamaño final, cada escama desarrolló crestas largas y delgadas que se asemejaban a pequeños techos corrugados.
“Muchos de estos pasos se han entendido y visto antes, pero ahora podemos unirlos todos y observar continuamente lo que está sucediendo, lo que nos da más información sobre cómo se forman las escamas”, dice McDougal.
Curiosamente, el equipo descubrió que las crestas de las escamas se formaron inesperadamente. Los científicos habían especulado que estos surcos eran una consecuencia de la compresión: a medida que las escamas crecían, se pensaba que se encogían como un acordeón. Pero las visualizaciones del equipo mostraron que en lugar de encogerse como lo haría cualquier material cuando se comprime, las escamas continuaron creciendo a medida que aparecían crestas en su superficie. Estas mediciones sugieren que debe estar funcionando otro mecanismo de formación de crestas. El grupo espera explorar esto, así como otros procesos en el desarrollo del ala de la mariposa, que pueden ayudar a informar el diseño de nuevos materiales funcionales.
“Este artículo se centra en lo que hay en la superficie del ala de la mariposa”, señala McDougal. “Pero debajo de la superficie, también podemos ver células enraizándose como zanahorias y enviando conexiones a otras raíces. Hay comunicación debajo de la superficie a medida que las células se organizan. Y en la superficie, se forman escamas, así como características en las escamas mismas. Podemos visualizar todo, lo cual es realmente hermoso de ver.
Referencia: 22 de noviembre de 2021, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. DOI: 10.1073 / pnas.2112009118
Esta investigación fue financiada, en parte, por la National Science Foundation.
Los videos de cocina casera de Jennifer Garner son los favoritos aquí en H&G, y como tal, sentimos que conocemos bien su amplio y luminoso espacio de cocina. Sin embargo, recientemente publicó un video en TikTok en su baño y es posible que tengamos un pretendiente para una nueva habitación favorita en la casa del actor.
EL 13 En curso 30 Y electra El baño de la estrella es un espacio moderno y lujoso, con vigas de madera en el techo, ducha de mármol y accesorios dorados. Sin embargo, nuestra atención se centró inmediatamente en los elegantes gabinetes debajo del fregadero (que incluyen una variedad de tamaños de cajones) y los altos estantes verticales cerca de la ducha. Nunca pensamos en instalar almacenamiento vertical en nuestra ducha hasta que vimos el sistema de estanterías de Garner, pero ahora tiene mucho sentido. Utiliza espacios que de otro modo no se utilizarían, enseñándonos cómo aprovechar al máximo el espacio inesperado en las paredes incluso en el baño más lujoso.
Las soluciones de almacenamiento son imprescindibles para mantener el atractivo visual de un baño, y los expertos dicen que las ideas de almacenamiento en el baño deben ser una prioridad al diseñar o renovar un espacio.
«Uno de los mayores errores que cometen los propietarios es no considerar sus necesidades de almacenamiento», dice Warren Kinloch, experto en baños de la empresa. Oferta de baño. «Un baño desordenado no sólo es poco atractivo, sino que también dificulta encontrar y organizar los artículos esenciales».
Los gabinetes verticales, como los de Garner, permiten un almacenamiento óptimo, pero Kinloch dice que hay una variedad de opciones para mantener el desorden fuera del baño.
«Sugiero incorporar soluciones de almacenamiento inteligentes, como armarios empotrados, estantes flotantes o tocadores con cajones grandes», dice Kinloch. “Al maximizar el espacio de almacenamiento, los propietarios pueden mantener su baño ordenado y funcional. »
La combinación de Garner de gabinetes más estrechos para artículos más pequeños y compactos y gabinetes más altos para accesorios resistentes como secadores de cabello crea un espacio de almacenamiento perfectamente equilibrado.
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Las soluciones de almacenamiento también incluyen ser económicos con muebles y electrodomésticos.
«Tratar de colocar tantas piezas llamativas como sea posible en su baño puede restarle funcionalidad y belleza al espacio», dice Kinloch. “Tratar de colocar demasiadas cosas en un espacio limitado puede hacer que la habitación parezca apretada y restarle funcionalidad. En su lugar, priorice sus elementos absolutamente imprescindibles y opte por accesorios que ahorren espacio, como inodoros suspendidos o tocadores compactos, para crear una atmósfera abierta y cómoda.
La ducha de esquina de Garner encaja perfectamente en su tocador, una elección tan estratégica como que ahorra espacio de almacenamiento.
A continuación, descubra soluciones de almacenamiento para el baño que garantizarán que cualquier espacio se sienta más ordenado y espacioso.
Mencione la Vía Láctea y la mayoría de la gente visualizará una enorme galaxia espiral de miles de millones de años. Se cree que es una galaxia que tomó forma miles de millones de años después del Big Bang. Los estudios realizados por astrónomos han revelado que a nuestro alrededor hay ecos de épocas anteriores.
Un equipo de astrónomos del MIT encontró tres estrellas antiguas que orbitan alrededor del halo de la Vía Láctea. El equipo cree que estas estrellas se formaron cuando el Universo tenía aproximadamente mil millones de años y alguna vez fueron parte de una galaxia más pequeña que fue consumida por la Vía Láctea.
La Vía Láctea es nuestra galaxia natal, dentro de la cual se encuentra todo nuestro sistema solar y alrededor de 400 mil millones de estrellas más. Mide 100.000 años luz de lado a lado y alberga casi todo lo que podemos ver en el cielo a simple vista.
Los astrónomos del MIT han descubierto tres de las estrellas más antiguas del universo y viven en nuestro propio vecindario galáctico. Las estrellas se encuentran en el «halo» de la Vía Láctea, la nube de estrellas que envuelve el disco galáctico principal, y parecen haberse formado hace entre 12 y 13 mil millones de años, cuando estaban tomando forma las primeras galaxias. (Serge Brunier/NASA)
En una noche clara y oscura, podemos ver la luz combinada de todas las estrellas de la galaxia formando una maravillosa banda de luz nebulosa que cruza el cielo de horizonte a horizonte. Si pudieras ver la galaxia desde fuera, su forma ancha parecería dos huevos fritos pegados espalda con espalda.
La historia del descubrimiento nos lleva al año 2022 durante un nuevo curso de arqueología estelar observacional en el MIoT, cuando los estudiantes aprendían a analizar estrellas antiguas.
Luego los aplicaron a estrellas que aún no han sido analizadas. Trabajaron con datos del telescopio Magellan-Clay de 6,5 m en el Observatorio Las Campanas y buscaban estrellas que se formaron poco después del Big Bang.
En este momento de la evolución del Universo, había principalmente hidrógeno y helio con trazas de estroncio y bario. Entonces el equipo buscó estrellas cuyos espectros indicaran estos elementos.
La fabricación de precisión es el corazón del Telescopio Gigante de Magallanes. La superficie de cada espejo debe pulirse hasta una fracción de la longitud de onda de la luz. (Organización del Telescopio Gigante de Magallanes)
Se centraron en solo tres estrellas observadas en 2013 y 2014, pero no habían sido analizadas antes y, por lo tanto, constituyeron un excelente estudio para los estudiantes.
Al final de su análisis (que tomó varios cientos de horas en la computadora), el equipo identificó que las estrellas tenían niveles muy bajos de estroncio y bario, como se esperaba si fueran estrellas antiguas.
Se estima que las estrellas estudiadas se formaron hace entre 12 y 13 mil millones de años. Lo que no estaba claro era el origen de las estrellas. ¿Cómo llegaron a la Vía Láctea si era relativamente nueva y joven?
El equipo decidió analizar las características orbitales de las estrellas para ver cómo se movían. Todas las estrellas estaban en diferentes lugares del halo de la Vía Láctea y todas estarían ubicadas a unos 30.000 años luz de la Tierra.
Comparando el movimiento con los datos del satélite astrométrico Gaia, descubrieron que las estrellas se movían en dirección opuesta a la mayoría de las otras estrellas de la Vía Láctea. A esto lo llamamos movimiento retrógrado y sugiere que las estrellas vinieron de otro lugar y no se formaron con la Vía Láctea.
Las firmas químicas de las estrellas, combinadas con su movimiento, dan gran credibilidad a la probabilidad de que estas antiguas estrellas no se hayan originado en la Vía Láctea.
Ahora que han desarrollado su método para identificar estrellas antiguas, los estudiantes quieren ampliar su búsqueda para ver si se pueden localizar otras.
Sí, la bestial mancha solar AR3664 vuelve a ser noticia.
Aunque la mancha solar ha desaparecido de nuestro campo de visión, sigue siendo un punto caliente, ya que provocó su llamarada solar más fuerte hasta la fecha el martes 14 de mayo. Cualquier explosión de plasma solar y campo magnético, conocidas como eyecciones de masa coronal, de AR3664 ahora se dirigirá lejos de la Tierra, pero los científicos dicen que hay otro planeta que podría experimentar los impactos de esta enorme mancha solar: Marte.
«Al observar las mediciones de la llamarada de Marte utilizando el Monitor ultravioleta extremo (EUVM) «A bordo de MAVEN, esta es, con diferencia, la llamarada más grande que hemos visto desde que MAVEN llegó a Marte en 2014», dijo el Dr. Ed Thiemann, heliofísico de la Universidad de Colorado en Boulder. Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP)Space.com dijo en un correo electrónico.
«Aún no hemos analizado las mediciones atmosféricas de MAVEN, pero basándonos en eventos anteriores, esperamos que la llamarada haya calentado e ionizado rápidamente la atmósfera superior marciana, causando tal vez una duplicación de la temperatura de la atmósfera superior durante unas horas y una hinchazón. todo el hemisferio iluminado durante decenas de kilómetros.
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De hecho, el rover Perseverance Mars de la NASA ha un asiento en primera fila en el planeta rojo con una mirada directa al sol con AR3663 y AR3664 a la vista. Al igual que en la Tierra, con Marte en el camino directo de la CME, habrá impactos una vez que llegue a medida que se genere una tormenta solar e interactúe con la atmósfera marciana. Y sí, esto podría significar un amanecer global que Perseverance podría aprovechar.
«La CME lanzada por la llamarada está en camino y podría provocar auroras a escala global y energizar la ionosfera superior y la magnetosfera de Marte», dijo Thiemann.
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Imagen ampliada tomada por la cámara Mastcam-Z izquierda del rover Mars Perseverance de la NASA el 15 de mayo de 2024. La región de manchas solares AR3664 está hacia abajo y AR3663 está en la parte superior derecha. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/SpaceWeather.com)
Sin embargo, a diferencia de la atmósfera terrestre, Marte no tiene un campo magnético que lo proteja de partículas sobrecargadas. Por eso, para un evento como este, es importante que MAVEN continúe monitoreando y estudiando la atmósfera superior de Marte.
Esta no sería la primera vez que MAVEN disfruta de un espectacular espectáculo de luces. En agosto de 2022, Se han visto auroras en el lado diurno y nocturno del planeta rojo con uno de los eventos creados por una tormenta solar.
Y luego, a principios de este año, en febrero, nuestro propio Los astronautas de la NASA disfrutaron de un brillo real así como desde la Estación Espacial Internacional (ISS). Los científicos esperan obtener datos una vez que se determine si la CME afectará a Marte y qué otros impactos podría tener en el planeta.
«Se espera que la llamarada y la CME aumenten temporalmente la pérdida de la atmósfera de Marte hacia el espacio, y estamos muy interesados en utilizar MAVEN para medir estos eventos tan grandes, ya que nos da una ventana a cómo el Sol anterior y más activo erosionó Marte. ' atmósfera que alguna vez fue espesa, creando el planeta frío y árido que vemos hoy», dijo Thiemann.
