Vigésimo año galáctico - 30 de junio de 2024 en la Tierra - #17

Neuronas en el espacio

Mientras el cerebro sea un misterio, el universo continuará siendo un misterio (S R y C)

El 25 de julio de 1989, el presidente de los Estados Unidos George H. W. Bush firmó la ley que declaraba los años 90 como “el decenio del cerebro”. La declaración hacía un llamamiento a agentes públicos y privados para la organización de programas, ceremonias y actividades adecuados.

El informe técnico en el que se apoya la declaración resalta los enormes costos humanos y económicos relacionados con las enfermedades cerebrales y los trastornos de la comunicación.

Dos imágenes incluidas en documentos oficiales relacionados con la declaración del decenio del cerebro.

Crédito: Neurology.org y Biblioteca del Congreso.

La NASA, uno de los agentes públicos más importantes del país, preparó una misión especial enmarcada en este mandato presidencial: la misión STS-90 NEUROLAB, que despegó de Cabo Cañaveral el 17 de abril de 1998. En la bahía de carga del Columbia se instaló el Neurolab, una versión modificada del laboratorio espacial Spacelab usado en misiones anteriores.

Durante los 16 días de la misión se realizaron 26 experimentos para estudiar los efectos de la ingravidez en el sistema nervioso.

Las investigaciones incluyeron varias especies de animales: 7 humanos (los astronautas), 152 ratas de laboratorio (incluidas 14 hembras con camadas prenatales), 229 peces de cola de espada, 60 caracoles, 824 grillos y 680 huevos de grillo … en definitiva, una especie de pequeña arca de Noé.

Tripulación de la misión STS-90 Neurolab, la última y probablemente la más compleja y productiva de la serie Spacelab que precedió a la instalación de los laboratorios espaciales permanentes a bordo de la ISS.

Crédito NASA

Las investigaciones se agruparon en cinco secciones:

• El sistema de equilibrio
• Integración sensorial y navegación
• Desarrollo del sistema nervioso en ingravidez
• Control de la presión arterial
• Ritmos circadianos, sueño y respiración

Equipos científicos de todo el mundo participaron en estos experimentos. Entre ellos estaban los investigadores del Instituto Cajal del CSIC Javier de Felipe y Luis Miguel García Segura.

Las distintas especies animales se eligieron por su rápido desarrollo del sistema nervioso en el momento de la misión. De esta manera, se pudo comparar si había diferencias entre individuos que viajaron al espacio y otros de control que permanecieron en tierra.

Los astronautas Jay C. Buckey y Dafydd “Dave” R. Williams asisten al compañero James A. Pawelczyk en uno de los experimentos para el estudio del sistema nervioso autónomo en la cámara de presión negativa a bordo del Neurolab.

Crédito NASA

En el experimento participado por los científicos españoles se observaron diferencias neuroanatómicas generalizadas entre las ratas que se quedaron en tierra y las que viajaron al espacio.

Esta constatación respalda la idea de que “el sistema motor de un animal se adapta para un funcionamiento óptimo dentro del entorno experimentado durante un período crítico en la vida postnatal temprana”.

Esta conclusión está alineada con el concepto cajaliano de la plasticidad del sistema nervioso. Según Cajal, todo ser humano, si se lo propone, puede ser el escultor de su propio cerebro.

La carga útil de esta misión incluyó 9 dibujos originales y 12 preparaciones histológicas de Cajal, como homenaje de la comunidad internacional al padre de la neurociencia moderna.

En 2003 la NASA publica los resultados de los experimentos realizados en la misión STS-90 Neurolab. En el preámbulo del libro, con las firmas de los 7 astronautas, se hace un homenaje a la figura de Santiago Ramón y Cajal.

Crédito NASA.

Para saber más

1. Planetario de Pamplona: Información sobre el audiovisual de planetario (película fulldome) sobre Santiago Ramón y Cajal, en el que se expone la misión STS-90 Neurolab: https://www.pamplonetario.org/es/publico-general/bajo-el-cielo-de-cajal

2. Declaración del decenio del cerebro por parte del presidente George H. W. Bush: https://www.neurology.org/doi/pdfdirect/10.1212/WNL.40.2.321

3. Al año siguiente, una segunda declaración instituye la iniciativa: https://www.loc.gov/loc/brain/proclaim.html

4. Sitio web de la NASA que conmemora el 25 aniversario de la misión STS-90 Neurolab: https://www.nasa.gov/humans-in-space/25-years-ago-the-sts-90-neurolab-mission-nasas-contribution-to-the-decade-of-the-brain/

5. Publicación de los resultados científicos de la misión STS-90 Neurolab: https://www.researchgate.net/profile/Jay-Buckey/publication/24323554_The_Neurolab_Spacelab_Mission_Neuroscience_Research_in_Space_Results_from_the_STS-90_Neurolab_Spacelab_Mission/links/00b4953c2b992d59b1000000/The-Neurolab-Spacelab-Mission-Neuroscience-Research-in-Space-Results-from-the-STS-90-Neurolab-Spacelab-Mission.pdf

6. También en: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20030068190/downloads/20030068190.pdf

7. Conferencia de Javier De Felipe Cajal en el espacio: La misión Neurolab de la NASA, con motivo de la exposición “Astronautas” del Museo Nacional de Ciencias Naturales: https://www.youtube.com/watch?v=5yV7a2YudGc

8. Noticia en el diario El Mundo el 24 de abril de 1998: https://www.elmundo.es/salud/290/23N0118.html

9. Noticia de la Agencia EFE sobre la visita de los astronautas para devolver los originales de Cajal (dibujos y preparaciones) al CSIC: https://efs.efeservicios.com/foto/neurolab/8000060750

Cápsula realizada por

Fernando Jáuregui.

Planetario de Pamplona - Asociación Red Astronavarra Sarea

Vigésimo año galáctico - 2 de junio de 2024 en la Tierra - #15

¡Tiene razón!

Cuando una observación astronómica confirma una teoría revolucionaria

29 de mayo de 1919 en la ciudad de Sobral, al norte de Brasil, unos pocos grados por debajo del ecuador, una zona dominada por los bosques tropicales. 

Alisando sus bigotes constantemente empapados por el ambiente saturado de agua e interpelando a sus colaboradores, un hombre mira con atención unas placas fotográficas... “No hay duda: Einstein tiene razón.”

Fotografía del eclipse de 1919. Fuente: Wikimedia Commons.

Crédito: Frank Watson Dyson. Licencia: Dominio público.

Se trata de Frank Watson Dyson, coordinador del equipo de Brasil en el marco de una expedición a dos bandas dirigida por Arthur Stanley Eddington, quien se encuentra haciendo una labor equivalente en la isla de Príncipe, en el golfo de Guinea. Ese día la Luna eclipsó al Sol y la totalidad recorrió ambos lugares.

La misión tiene como objetivo poner a prueba la teoría general de la relatividad que Albert Einstein había compartido con la comunidad científica pocos años antes: las estrellas cuya posición aparente se encuentren cerca del Sol serán visibles durante el eclipse, permitiendo medir si dicha localización aparente cambia por la acción gravitatoria de nuestra estrella sobre su luz.

¡Y lo acaban de verificar!

Libro de actas de la reunión donde Eddington presentó sus observaciones de la curvatura de la luz alrededor del Sol, confirmando la teoría de la relatividad general de Einstein.

Fuente: Wikimedia Commons.

Crédito: Billthom. Licencia: Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license.

Las expediciones obtuvieron imágenes sobre placas fotográficas con el fin de medir el desplazamiento de las estrellas del cúmulo estelar de las Híades que serían visibles en pleno día primaveral por estar el Sol cubierto por la Luna.

Se requerían mediciones muy exactas, y las placas obtenidas por Eddington en Santo Tomé y Príncipe no terminaron de servir, pero sí las capturadas por Dyson en Brasil. Ese fue precisamente el propósito de desplegar dos equipos independientes.

Zona del firmamento donde ocurrió el “eclipse de Eddington”, muy cercana al cúmulo de las Híades. 

Crédito Alex Mendiolagoitia usando Stellarium

Simulación del “eclipse de Eddington”, con Venus y Júpiter en la parte superior derecha.

Crédito: Alex Mendiolagoitia usando Stellarium. 

Ya en 1804 Johann Georg von Soldner había publicado un estudio usando la ley de gravitación universal de Newton que predecía que una gran masa como la del Sol desviaría los rayos de estrellas ulteriores.

Einstein calculó el efecto en 1911 y revisó los números cuando en 1915 publicó la teoría general de la relatividad, para llegar a la conclusión correcta: la desviación de las imágenes estelares debía ser bastante mayor que la prevista por la teoría newtoniana.

La confirmación experimental de la teoría tuvo tal impacto que Albert Einstein adquirió repentinamente fama a nivel mundial, convirtiéndose en una celebridad.

Excepto por von Soldner, todos los protagonistas de esta historia tienen un cráter a su nombre en la Luna.

Más información 

1. Desviación de la luz y falsabilidad — Cuaderno de Cultura Científica (culturacientifica.com)
2. Confirmación experimental de la teoría de la relatividad especial (1) — Cuaderno de Cultura Científica (culturacientifica.com)
3. Comprobaciones experimentales de la relatividad general (y 2) — Cuaderno de Cultura Científica (culturacientifica.com)
4. Einstein y Arthur Eddington — Cuaderno de Cultura Científica (culturacientifica.com)
5. El eclipse que convirtió a Einstein en leyenda (lavanguardia.com)
6. En el cielo las estrellas: El eclipse de Eddington (guillermoabramson.blogspot.com)

Alex Mendiolagoitia

Juan Carlos Gil

Nicolás Cahen

Vigésimo año galáctico - 16 de junio de 2024 en la Tierra - #16

¡Oye, cielo! ¡Quítate el sombrero! ¡Allá voy!

¿Quién abrió la puerta de las estrellas a la mitad de la humanidad?

- ¡Elena, Elena, Valya sale en la televisión!

- Si está en una competición de paracaidismo…

- ¡No, no! ¡¡Está en el espacio!!

Ni siquiera la madre de Valentina Tereshkova (diminutivo Valya) sabía que su hija había sido seleccionada como candidata para convertirse en cosmonauta, que había recibido un duro entrenamiento y que había sido designada para el primer vuelo espacial comandado por una mujer.

Se enteró de forma abrupta el 16 de junio de 1963 cuando Valentina orbitaba la Tierra a 28 000 km/h.

Valentina Tereshkova, primera mujer en alcanzar el espacio.

Fuente: SDASM Archives. Licencia: The Commons (No known copyright restrictions).

Durante los primeros años de la carrera espacial, la Unión Soviética llevaba una clara ventaja sobre los Estados Unidos de América: primer satélite (Sputnik 1), primer animal en órbita (Laika, Sputnik 2), primera nave en sobrevolar la Luna (Luna 1), primera sonda hacia Venus (Venera 1) y primera persona en el espacio (Yuri Gagarin en la cápsula Vostok 1) en 1961.

Inquieto ante esos éxitos, el presidente de los EUA John F. Kennedy declaró no escatimar esfuerzos en el programa espacial y prometió poner un hombre en la Luna esa misma década.

En este contexto, la URSS supo del programa Mercury 13 por el que varias mujeres se sometieron a las mismas pruebas que los candidatos oficiales (varones) del programa Mercury de la NASA, lo que desencadenó una misión espacial soviética comandada por una mujer.

Cosmonautas soviéticos. Primera fila, de izquierda a derecha: Vladímir Komarov (Voskhod 1), Yuri Gagarin (Vostok 1), Valentina Tereshkova (Vostok 6), Andrián Nikoláyev (Vostok 3), Konstantín Feoktístov (Voskhod 1), Pável Beliáyev (Voskhod 2). Segunda fila: Alekséi Leónov (Voskhod 2), Guerman Titov (Vostok 2), Valeri Bykovsky (Vostok 5), Borís Yegórov (Voskhod 1), y Pável Popóvich (Vostok 4).

Fuente: Agencia RIA Novosti. Crédito: Alexander Mokletsov. Licencia: Creative commons BY-NC-SA 3.0.

Cinco mujeres fueron entrenadas como sus compañeros varones y Valentina fue elegida para el primer vuelo, cuyo objetivo formal era evaluar el impacto del viaje espacial sobre el cuerpo de una mujer, lo que exigió el rediseño del traje espacial para adaptarlo a la anatomía femenina.

La misión no estuvo exenta de problemas, en la tónica del resto de vuelos del programa Vostok y los Mercury americanos, pero Valentina cumplió en general con los objetivos establecidos y regresó sana y salva.

Desde luego varios hombres habían orbitado la tierra con anterioridad, y sin duda el primero, Yuri Gagarin, destaca por audaz e intrépido: no se sabía si un humano podría soportar el vuelo espacial, quizá sufriese daños cerebrales...

Aún así, Valentina no se queda atrás: sobre ella recayó la responsabilidad de comprobar que el organismo femenino soporta el viaje espacial prolongado de forma equivalente al masculino.

Parche de la misión Vostok 6 en el traje térmico de Valentina Tereshkova; es una paloma, pero ella se refería a ella como “mi gaviota” en relación al distintivo de llamada que eligió para su vuelo: gaviota.

Crédito: Collect Space. Autor: Luc van den Abeelen. Licencia: Con permiso del autor.

Valentina Tereshkova sigue siendo la única astronauta mujer en haber hecho un vuelo en solitario, así como la más joven (tenía 26 años).

En sus memorias, Valentina recuerda a una profesora de matemáticas que les solía citar a Máximo Gorki:

Debes vivir enamorado de algo que no esté a tu alcance: llegarás más arriba si tus sueños son más difíciles.

Celebremos con orgullo el logro histórico de Valya, quien abrió la puerta de las estrellas a la mitad de la humanidad.  

Monumento a Valentina Tereshkova en el sitio donde aterrizó tras su viaje espacial, cerca de la localidad de Bayevo en Siberia.

Fuente: X-Ray Delta One en Flicker. Autor: James Vaughan. Licencia: Creative commons BY-NC-SA 2.0.

Para saber más

1. “Vuela, gaviota… ¡Vuela! – Valentina Tereshkova fue una valiente pionera”, Juan Carlos Gil, blog Naukas, 19 de septiembre de 2023.

2. “Tierra, aquí Chaika. ¡La Tierra es hermosa! (Medio siglo de la primera mujer en el espacio)”, Daniel Marín, blog Eureka, 16 de junio de 2013.

3. Serie de entradas dedicada al 60 aniversario del vuelo de Valentina Tereshkova, rafasith, blog He visto cosas, mayo y junio de 2023.

Cápsula realizada por

Juan Carlos Gil

Vigésimo año galáctico - 19 de mayo de 2024 en la Tierra - #14

Magia en el estadio

Cuando una situación excepcional lleva a otra

Viernes 10 de mayo de 2024. Estamos en el estadio de fútbol de Moimenta da Beira, en Portugal. Unas trescientas personas aficionadas a la astronomía se acaban de juntar para a la primera noche de la octava edición de la concentración de telescopios de la ciudad epónima.

En estos primeros momentos de reencuentro, entre abrazos, charlas, y montaje de telescopios, corre un rumor: desde el día anterior, el Sol tiene una actividad particularmente intensa…

Y justo en el momento en el que se apaga la luz del estadio para iniciar la actividad de observación, nos llevamos una preciosa sorpresa: cómo si fuera magia, el cielo presenta un claro color rojizo: estamos ante una aurora boreal.

Fotografía tomada el 10 de mayo de 2024 durante la

concentración de telescopios de Moimenta da Beira - Reta 

Crédito: Juan Carlos Martín - Asociación Astronómica Placentina Mintaka

Fotografía tomada el 10 de mayo de 2024 durante la

concentración de telescopios de Moimenta da Beira 

Crédito: Fisua - Associação de Física da Universidade de Aveiro  

El Sol tiene ciclos de actividad de unos 11 años y en estos momentos se acerca a su máximo de actividad, pero lo que se ha visto en la segunda semana de mayo ha sido realmente excepcional. El disco solar presentaba una serie de manchas tan grandes como 16 veces nuestro planeta Tierra, incluso visibles a simple vista con la protección adecuada. El conjunto irradia grandes cantidades de material solar de muy alta energía y, claro, tuvo que suceder.

Fecha: 10/05/2024, 10:56 h-TU.

Crédito: Nicolas Ortego, Grupos de Heliofísica y Astrofotografía Agrupación Astronómica de Madrid

Todas esas partículas energéticas viajaron por el medio interplanetario y golpearon a la Tierra de lleno. Normalmente el campo magnético de nuestro planeta nos protege y desvía grandes porciones de la materia solar dejando pasar solamente algo por los polos magnéticos, por lo que en altas latitudes terrestres se forman las auroras boreales o australes. Pero no fue así en esta ocasión. El impacto de la materia eyectada por el Sol fue tan fuerte que deformó el coladero polar expandiéndolo hasta latitudes de Europa Central, por lo que se pudieron ver desde la Península ibérica.

Esquema auroras boreales o australes

Crédito: Kiara y Álex Mendiolagoitia 

Las auroras boreales pueden ser de distintas tonalidades dependiendo de qué parte de la atmósfera terrestre excitan esas partículas solares de alta energía. Son rojas si excitan muy energéticamente el oxígeno o verdosas si lo hace a una energía menor, mientras que las azules o violetas involucran la ionización de moléculas de nitrógeno.

Esquema óvalo auroral 12 y 15 de mayuo de 2024.

Fuente: Geophysical Institute 

Dado que las manchas solares que mencionamos emitieron una generosísima cantidad de materia, ésta empujó el coladero polar por el que entran debido a la alta presión, de manera que el óvalo donde se producen auroras polares se expandió dejando atrás las latitudes habituales de Alaska, Canadá, Islandia, Noruega, Finlandia o Rusia para llegar hasta Inglaterra o Alemania. Y dada la altura a la que se producen, permitió que fuesen visibles incluso desde España.

Más información 

1. Sobre el fenómeno de las auroras boreales

Astrocápsula elaborada por Alex Mendiolagoitia