La imagen muestra piezas recolectadas por OSIRIS-REx del asteroide Bennu.
La Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA) publica periódicamente imágenes cautivadoras relacionadas con el espacio en sus plataformas de redes sociales, lo que despierta la curiosidad de los entusiastas de la ciencia. Estas imágenes sirven para familiarizar a las personas comunes y corrientes con el mundo más allá de nuestro planeta de origen, la Tierra. En sus últimas actualizaciones en las redes sociales, la organización espacial presentó una imagen del asteroide Bennu, un excelente ejemplo de objeto celeste rocoso. Su publicación en Instagram destacó la importancia potencial de las rocas espaciales antiguas, sugiriendo que podrían contener información valiosa sobre la formación de planetas rocosos, incluida nuestra propia Tierra.
La leyenda de la publicación de Instagram dice: «Partes de rocas espaciales antiguas pueden contener pistas sobre la formación de planetas rocosos, incluida la Tierra». La imagen muestra piezas recolectadas por la nave espacial OSIRIS-REx del asteroide Bennu.
«Durante los próximos dos años, el equipo científico #OSIRISREx continuará estudiando las muestras. La NASA retendrá al menos el 70% de la muestra en @NASAJohnson para futuras investigaciones por parte de científicos de todo el mundo, incluidas las generaciones futuras de científicos», escribieron. .
OSIRIS-REx marca la misión inaugural de la NASA para recolectar especímenes de un asteroide. La nave espacial ya ha completado su viaje de regreso a la Tierra, donde entregó una muestra obtenida del asteroide Bennu.
«Los asteroides son restos del período de formación de los planetas, por lo que al estudiarlos podemos descubrir qué existía en nuestro sistema solar antes de que la Tierra se formara por completo. ¿Hubo alguna vez agua? ¿Moléculas orgánicas? ¿ADN? ¿ARN?» Escribió la NASA.
«Los primeros estudios de esta muestra de asteroide muestran altas concentraciones de carbono y agua que, cuando se encuentran juntas, se encuentran entre los componentes básicos de la vida tal como la conocemos en la Tierra», agregaron.
Los científicos han roto dos capas de átomos magnéticos ultrafríos a una distancia de 50 nanómetros entre sí (diez veces más cerca que en experimentos anteriores), revelando extraños efectos cuánticos nunca antes vistos.
La extrema proximidad de estos átomos permitirá a los investigadores estudiar por primera vez las interacciones cuánticas a esta escala de longitud y podría conducir a importantes avances en el desarrollo de superconductores y computadoras cuánticasinformaron los científicos en un nuevo estudio publicado el 2 de mayo en la revista Ciencia.
Comportamientos cuánticos inusuales comienzan a surgir a temperaturas ultrafrías cuando los átomos se ven obligados a ocupar su estado energético más bajo posible. «En el régimen de nanokelvin, hay un tipo de materia llamada Condensado de Bose Einstein [in which] Todas las partículas se comportan como ondas». Li Du, dijo a Live Science un físico del MIT y autor principal del estudio. «Son esencialmente Mecánica cuántica objetos.»
Las interacciones entre estos sistemas aislados son particularmente importantes para comprender fenómenos cuánticos como superconductividad y superluminosidad. Pero la fuerza de estas interacciones generalmente depende de la distancia de separación, lo que puede crear problemas prácticos para los investigadores que estudian estos efectos; sus experimentos están limitados por lo cerca que pueden llegar de los átomos.
«La mayoría de los átomos utilizados en experimentos en frío, como los metales alcalinos, necesitan estar en contacto para interactuar», explicó Du. «Estamos interesados en los átomos de disprosio, que son especiales [in that they] pueden interactuar entre sí a largas distancias a través de interacciones dipolo-dipolo [weak attractive forces between partial charges on adjacent atoms]. Pero aunque existe esta interacción de largo alcance, todavía hay ciertos tipos de fenómenos cuánticos que no pueden realizarse debido a la debilidad de esta interacción dipolar. »
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Trae el frio átomos reunirlos manteniendo el control de sus estados cuánticos es un desafío importante y, hasta ahora, las limitaciones experimentales han impedido a los investigadores probar completamente las predicciones teóricas sobre los efectos de estas interacciones cuánticas.
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«En experimentos ordinarios, atrapamos átomos con luz, y esto está limitado por el límite de difracción, del orden de 500 nanómetros», explicó Du. (A modo de comparación, un cabello humano tiene entre 80.000 y 100.000 nanómetros de ancho, dependiendo de Iniciativa Nacional de Nanotecnología.)
En la década de 1920, Albert Einstein y el físico indio Satyendra Nath Bose fueron los primeros en predecir la existencia de una extraña forma de materia, ahora conocida como condensado de Bose-Einstein. Esto se demostró experimentalmente en 1995. Aquí, tres imágenes de distribución de velocidad en intervalos de tiempo de este experimento muestran átomos de rubidio moviéndose de baja densidad (izquierda) a alta densidad (derecha) a medida que los átomos se transforman en BEC. (Crédito de la imagen: NIST/JILA/CU-Boulder)
Usando un rayo láser enfocado a través de una lente, los investigadores pueden crear un «punto focal gaussiano», que parece un pozo de energía dentro del rayo láser que atrapa átomos particulares en su posición. Esto se llama pinza óptica, pero el tamaño de la pinza (el ancho del pozo de energía) está limitado por la longitud de onda de la luz láser. Este ancho mínimo se llama límite de difracción.
El equipo de Du desarrolló un truco inteligente para superar este límite de difracción, utilizando otra propiedad cuántica de los átomos de disprosio: su espín. El espín atómico puede apuntar hacia arriba o hacia abajo, pero lo más importante es que tienen energías ligeramente diferentes. Esto significa que el equipo podría utilizar dos rayos láser diferentes con frecuencias y ángulos de polarización ligeramente diferentes para atrapar por separado la rotación hacia arriba y hacia abajo de los átomos de disprosio.
«Si el átomo A no ve la luz B y el átomo B no ve la luz A, básicamente tienen control independiente», explicó. «Dado que los átomos siempre están exactamente en el centro del haz gaussiano, puedes moverlos [the two different trapped particles] cerca arbitrariamente. » Al controlar cuidadosamente las dos pinzas ópticas, el equipo de Du acercó los átomos de disprosio que giraban hacia arriba y hacia abajo a una distancia de 50 nanómetros entre sí, aumentando la fuerza de interacción 1.000 veces en comparación con niveles de 500 nanómetros.
Una vez establecida esta bicapa, el equipo inició una serie de experimentos para estudiar las interacciones cuánticas de corto alcance. Calentaron una de las capas de disprosio, completamente separada de la otra por un vacío. Increíblemente, observaron la transferencia de calor a la segunda capa a través del espacio vacío.
«Normalmente se necesita contacto o radiación para que se transfiera el calor, algo que no tenemos aquí», explicó Du. «Pero todavía vemos transferencia de calor, y eso debe deberse a interacciones dipolo-dipolo de largo alcance».
La transferencia de calor aparentemente imposible fue sólo uno de los efectos extraños que estudió el equipo. Ahora quieren explorar más a fondo el potencial de las interacciones cuánticas a esta escala. El grupo ya está empezando a estudiar cómo interactúan estas bicapas con la luz. Pero Du está particularmente interesado en otro efecto cuántico, llamado emparejamiento Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS), un estado cuántico ligado experimentado por ciertas partículas subatómicas llamadas fermiones a bajas temperaturas.
«El emparejamiento BCS entre capas es muy importante para la superconductividad», dijo. «Hace varios años, un artículo teórico predijo que si tuviéramos este tipo de sistema bicapa, acoplado por interacciones dipolo-dipolo de largo alcance, podríamos formar un par BCS. Anteriormente, no podíamos verlo experimentalmente, pero ahora podría será posible con nuestro sistema”.
La nave espacial Juno de la NASA ha detectado la elusiva quinta luna de Júpiter transitando por la Gran Mancha Roja del planeta gigante, brindando a los astrónomos una vista poco común de este pequeño pero intrigante satélite natural.
JúpiterLas lunas más famosas de la astronáutica son sus cuatro satélites galileanos: yo, Europa, Ganímedes Y Calisto, cada uno de los cuales tiene varios miles de kilómetros de ancho. La quinta luna de Júpiter descubierta, y la quinta más grande de las 95 lunas conocidas del planeta, es Amaltea. Fue descubierto en 1892 por Edward Emerson Barnard, un astrónomo estadounidense que fue un destacado observador visual. También descubrió la estrella de Barnard, así como una gran cantidad de objetos oscuros. nebulosas.
Aunque es la quinta luna más grande de Júpiter, Amaltea tiene un tamaño bastante modesto. Con forma irregular como una papa, su eje largo se extiende solo 250 kilómetros (155 millas) y su punto más estrecho se extiende solo 128 km (79 millas). Mediciones de gravedad de la NASA nave espacial galileo A principios de la década de 2000, se dedujo que Amaltea era poco más que un montón de escombros en mal estado en lugar de roca sólida.
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Ahora, Juno vio a Amalthée por primera vez tiempo, durante el 59º sobrevuelo cercano de la nave espacial a Júpiter, que tuvo lugar el 7 de marzo de este año. La órbita de Juno es un largo bucle alrededor del El gigante gaseosocon un encuentro cercano (llamado “perijove”) cada 53 Tierra días; Se suponía que debía moverse a una órbita más corta, pero una falla en el motor causada por válvulas defectuosas significa que Juno permanece donde está mientras dura.
Amaltea, vista en dos imágenes de Júpiter capturadas por la sonda espacial Juno de la NASA el 7 de marzo de 2024. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Procesamiento de imágenes por Gerald Eichstäd)
Juno vio a Amaltea como un pequeño punto negro colocado primero contra uno de los cinturones de nubes de color rojo oscuro de Júpiter y luego cruzando el Gran mancha roja él mismo. La escala es increíble; La Gran Mancha Roja es una gran tormenta anticiclónica que actualmente 7,767 millas (12,500 km) de diámetromientras que la pequeña Amaltea se muestra a 181.000 kilómetros (112.500 millas) por encima de las cimas de las nubes de Júpiter.
De hecho, Amaltea tiene la tercera órbita más corta de todas las lunas de Júpiter, orbitando el planeta gigante cada 0,5 días terrestres en la trayectoria interna relativa a la órbita volcánica de Ío. Brilla en magnitud +14, y como está tan cerca del brillo de Júpiter, Barnard hizo un trabajo increíble al descubrirlo. Baste decir que la tarea de Juno es mucho más sencilla.
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Hasta ahora, nuestras mejores imágenes de Amaltea provienen de la nave espacial Galileo de la NASA. Estas cuatro imágenes muestran las diferentes caras de la pequeña luna. (Crédito de la imagen: NASA/JPL/Universidad de Cornell)
Imágenes de primer plano de la NASA de Amaltea Viajero 1 Y Viajero 2 Las sondas y la nave espacial Galileo muestran varios puntos brillantes y cráteres en la pequeña luna, así como el misterioso enrojecimiento de su superficie. De hecho, Amaltea es el cuerpo más rojo del sistema solar. La identidad de esta capa roja sigue siendo desconocida, pero es posible que se trate de azufre arrojado por los volcanes de Ío y viajado por el espacio hasta la vecina Amaltea.
Hay un misterio aún más profundo con Amalthea, ya que emite un poco más de calor del que recibe. el sol. ¿De dónde obtiene esta energía extra una luna tan pequeña como Amaltea? Se han propuesto varias explicaciones y la verdad podría ser una o una combinación de ellas.
Por ejemplo, Amaltea está bañada por el calor irradiado y reflejado por Júpiter, mientras que el agarre en forma de vicio de Júpiter la gravedad podría generar tensión de marea dentro de Amalthée, generando calor. Luego está el enorme campo magnético de Júpiter, que genera una burbuja magnética que es la segunda estructura más grande del mundo. sistema solar después de la propia burbuja magnética del sol, la heliosfera. Amaltea, en su corta órbita, está profundamente incrustada en la órbita de Júpiter. magnetosferaen una región donde hay cinturones de radiación de partículas cargadas que pueden bombardear la superficie de Amaltea, dándole energía. Finalmente, la magnetosfera podría incluso ser capaz de inducir corrientes eléctricas en el núcleo de Amaltea que producirían calor adicional.
Cualquiera que sea la respuesta, aumenta el encanto de esta quinta luna, a menudo olvidada junto a sus famosas hermanas mayores, pero con una historia que puede ser igual de tentadora.
PorAnne J. Manning, Universidad de Harvard13 de mayo de 2024
Seis capas de neuronas excitadoras codificadas por colores según su profundidad. Crédito: Google Research y Lichtman Lab
Un esfuerzo de colaboración entre Harvard y Google ha dado lugar a un gran avance en la ciencia del cerebro, al producir un mapa 3D completo de un pequeño segmento del cerebro humano, revelando interacciones neuronales complejas y sentando las bases para mapear un cerebro de ratón completo.
Un milímetro cúbico de tejido cerebral puede no parecer mucho. Pero considerando que este pequeño cuadrado contiene 57.000 células, 230 milímetros de vasos sanguíneos y 150 millones de sinapsis, lo que representa 1.400 terabytes de datos, los investigadores de Harvard y Google acaban de lograr algo enorme.
Un equipo de Harvard dirigido por Jeff Lichtman, profesor Jeremy R. Knowles de biología molecular y celular y recién nombrado decano de ciencia, co-creó con investigadores de Google la reconstrucción 3D con resolución sináptica más grande de un fragmento de cerebro humano hasta el día de hoy. mostrando con gran detalle cada célula y su red de conexiones neuronales en una porción de la corteza temporal humana de aproximadamente la mitad del tamaño de un grano de arroz.
Avances tecnológicos en neurociencia
La impresionante hazaña, publicada en la revista Ciencia, es el último de una colaboración de casi 10 años con científicos de Google Research, que combinan imágenes de microscopía electrónica de Lichtman con algoritmos de inteligencia artificial para codificar por colores y reconstruir el cableado extremadamente complejo del cerebro de los mamíferos. Los tres primeros coautores del artículo son Alexander Shapson-Coe, ex investigador postdoctoral en Harvard; Michał Januszewski de Google Research y Daniel Berger, investigador postdoctoral en Harvard.
El objetivo final de la colaboración, apoyada por la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de SaludImplica crear un mapa de alta resolución del cableado neuronal completo del cerebro de un ratón, lo que implicaría aproximadamente 1.000 veces la cantidad de datos que acaban de producir a partir del fragmento de 1 milímetro cúbico de la corteza humana.
Información del último mapa cerebral
«La palabra 'fragmento' es irónica», dijo Lichtman. “Un terabyte es, para la mayoría de la gente, gigantesco, pero un trozo de cerebro humano –sólo un pequeño trozo de cerebro humano– sigue siendo miles de terabytes”.
El último mapa publicado en Science contiene detalles nunca antes vistos sobre la estructura del cerebro, incluido un raro pero poderoso conjunto de axones conectados por hasta 50 sinapsis. El equipo también notó rarezas en el tejido, como una pequeña cantidad de axones que forman grandes verticilos. Dado que su muestra fue tomada de un paciente epiléptico, no saben si estas formaciones inusuales son patológicas o simplemente raras.
El campo de la conectividad
El campo de Lichtman es la «conectómica», que, de forma análoga a la genómica, busca crear catálogos completos de la estructura del cerebro, hasta las células individuales y el cableado. Estos mapas completos abrirían el camino a nuevos conocimientos sobre las funciones y enfermedades del cerebro, sobre las que los científicos todavía saben muy poco.
Los algoritmos de inteligencia artificial de última generación de Google permiten la reconstrucción y el mapeo del tejido cerebral en tres dimensiones. El equipo también desarrolló un conjunto de herramientas disponibles públicamente que los investigadores pueden utilizar para examinar y anotar el conectoma.
«Dada la enorme inversión que se hizo en este proyecto, era importante presentar los resultados de una manera que ahora todos puedan beneficiarse de ellos», dijo Viren Jain, colaborador de Google Research.
Luego, el equipo abordará la formación del hipocampo del ratón, importante para la neurociencia debido a su papel en la memoria y las enfermedades neurológicas.
Referencia: “Un fragmento de petavoxel de la corteza cerebral humana reconstruido en la nanoescala resolución » por Alexander Shapson-Coe, Michał Januszewski, Daniel R. Berger, Art Pope, Yuelong Wu, Tim Blakely, Richard L. Schalek, Peter H. Li, Shuohong Wang, Jeremy Maitin-Shepard, Neha Karlupia, Sven Dorkenwald, Evelina Sjostedt, Laramie Leavitt, Dongil Lee, Jakob Troidl, Forrest Collman, Luke Bailey, Angerica Fitzmaurice, Rohin Kar, Benjamin Field, Hank Wu, Julian Wagner-Carena, David Aley, Joanna Lau, Zudi Lin, Donglai Wei, Hanspeter Pfister, Adi Peleg, Viren Jain y Jeff W. Lichtman, 10 de mayo de 2024, Ciencia. DOI: 10.1126/ciencia.adk4858
