jueves, 16 de diciembre de 2021

¿Porqué el mar no es más salado?

Según un estudio reciente:

https://news.yale.edu/2021/12/13/spice-world-earths-early-oceans-may-have-been-heavy-salt

los mares eran mucho más salados en los primeros 500 millones de años que ahora, con una concentración del 7,5%, frente al 2,5% actual. Sugieren que los haluros (como el cloruro sódico) se liberaron al exterior durante el periodo inicial en que la roca estaba fundida y cristalizaba, pero luego esos haluros han migrado al interior. 


Este resultado coincide con el de un proceso que imaginé como respuesta a mi pregunta:

 "¿por qué el mar no es más salado, si los ríos le aportan contínuamente sal extraida de la roca  y la cantidad de agua no aumenta?"


El proceso hipotético es el siguiente:


    1) La sedimentación en el lecho marino retiene agua salada.

    2) Cuando los sedimentos alcanzan suficiente altura, la presión expulsa el agua hacia arriba, por flotación, ya que es menos densa que la roca.

    3) La presión en las capas bajas de sedimentos húmedos es tan grande que minimiza los poros por los que permite salir el agua. Tanto que impide que salga la sal, como ocurre en los filtros usados para desalinizar agua a presión mediante ósmosis inversa.

    4) A escala de millones de años, la sal arrastrada por los ríos al mar no compensa la sal retenida mediante la ósmosis inversa en los sedimentos profundos.


domingo, 14 de noviembre de 2021

Quisiéramos ser irresponsables

 Cuando algo va mal, ya sea en el ámbito privado como en el público, con mucha frecuencia buscamos atribuir la responsabilidad a cualquiera menos a nosotros mismos. Es una forma de aliviar nuestro dolor, comprensible si es pasajera. Incluso si se debe a una torpeza propia, que nos revela que no somos perfectos, que hay otros más inteligentes, o con más poder para resolver sus asuntos, en vez de asumir que es cosa nuestra y que, si acaso, podemos pedir ayuda con humildad, solemos echarle la culpa al que es más listo o tiene más poder, como si tuvieran la obligación de resolver los problemas de todos.


Es cierto que, al necesitar de la sociedad, a todos nos conviene ayudar para que a su vez nos ayuden cuando lo necesitamos, pero no se puede esperar que los más listos, ni los más generosos, resuelvan todo. Por ejemplo, hay personas muy capaces y comprometidas con la justicia social que fundaron partidos de izquierdas a los que se les achaca que no resuelven la pobreza, pero la gente no sigue su ejemplo formando asociaciones locales que ayuden a los necesitados más cercanos, ni salen a manifestarse contra las injusticias y los abusos de poder, o ni siquiera votan a esos partidos de izquierdas.


Nadie, por muy inteligente y capaz que le haya hecho la naturaleza, puede resolver los problemas de todos, así que no nos sirve de nada resignarnos a ser irresponsables esperando que ellos nos los resuelvan. Por muy duro y arriesgado que llegue a ser, aunque unidos lo será mucho menos, todos y cada uno tenemos la obligación de enfrentarnos a los que abusan de nosotros.

miércoles, 21 de julio de 2021

Atolón flotante para refrigerar la Tierra

El cambio climático está llegando a un punto irreversible en el que el planeta seguirá calentándose aunque la humanidad dejase de emitir CO2, debido a fenómenos de retroalimentación positiva, como la disminución de la reflectividad de los polos por falta de hielo, o la liberación de metano al deshelarse el permafrost.


Ni siquiera estamos reduciendo nuestras emisiones, así que parece inevitable que lleguemos en pocos años a la situación en que no se puede volver atrás dejando de emitir. Entonces, para volver a enfriar el planeta hacen falta procedimientos que actúen rápido y a gran escala.


Imagino una solución, partiendo de los siguientes hechos:


- No hay nada tan grande a nuestro alcance, y que a la vez regule con mayor fuerza la temperatura del planeta, como la superficie del mar.

- El agua es un mal conductor del calor, de manera que el agua caliente, por tener menos densidad que el agua fría, se mantiene en la superficie de forma espontánea.

- La concentración de aguas superficiales cálidas crea y alimenta las tormentas tropicales.

- En una tormenta el aire húmedo que llega a capas altas de la atmósfera libera calor al espacio exterior. Esa pérdida de calor condensa el vapor de agua ascendido. Las gotas que caen sirven de núcleo de condensación a alturas menores. La condensación a alturas más bajas libera aún más calor y acelera la corriente ascendente.

- El agua caliente de la superficie circula horizontalmente con libertad, dispersándose por el océano, así que se concentra en raras ocasiones, por ejemplo cuando la radiación solar la calienta a mayor ritmo del que se dispersa el agua.

- El oleaje es una fuente de energía disponible en todo el oceano que mueve el agua superficial verticalmente, sin una dirección horizontal dominante.

- Hoy día transportamos grandes masas y estructuras por el mar, desde cargueros hasta enormes generadores eólicos flotantes, lo que demuestra que podríamos actuar a gran escala sobre una parcela marina tan grande como una tormenta tropical. 


La solución que propongo es:

Rodear una parcela de mar con vallas flotantes que hagan de válvula unidireccional gracias a su forma: con una pendiente suave por fuera y vertical por el lado interior, de modo que el agua del oleaje circule preferentemente hacia la parcela. Como este agua es superficial, es más caliente que la profunda. La concentración de ese calor en la masa de agua de la parcela, hasta la profundidad de la valla flotante, quizá sería suficiente para provocar una tormenta tropical permanente, que sería alimentada  constantemente por agua caliente de la superficie que le rodea gracias a las vallas, que actuarían como válvulas.


Para mantener las vallas en su sitio, frente al viento y las corrientes, se podrían usar motores movidos por generadores eólicos repartidos por la valla, que además aportarían energía eléctrica limpia y constante gracias a la tormenta sostenida.

El conjunto parecería un atolón artificial flotante, coronado por aerogeneradores en vez de palmeras.


miércoles, 14 de abril de 2021

Oscuro sobre negro. Qué ocurre cuando la materia oscura cae a un agujero negro.

 

Al caer materia ordinaria en un agujero negro (AN), parte de su energía en vez de caer se irradia en forma de ondas electromagnéticas. Teniendo en cuenta que la materia oscura no parece tener ninguna interacción con el electromagnetismo, me pregunto si emitirá o no radiación electromagnética al caer en un AN.


Mi concepto particular de materia oscura, como describí en una entrada de mi blog, "Pariculas livianas oscuras" (https://fisivi.blogspot.com/2020/11/pariculas-livianas-oscuras.html

es el de partículas invisibles (PI), de muy poco peso y mucho volumen, que se excluyen entre sí, y que podrían estar muy juntas en las galaxias, sin apenas moverse entre ellas.


Suponiendo la existencia de estas PI, que sólo interactuarían con otras PI, me imagino lo que ocurriría con ellas en las proximidades de un AN: De las que entrasen en contacto con el horizonte de sucesos, la mitad se incorporaría al agujero y la otra mitad saldría impulsada a una velocidad cercana a la de la luz. Las PI impulsadas mantendrían una presión sobre el exterior que impediría el colapso de las más alejadas, frenando así el crecimiento del AN.


Quizá este proceso lento de crecimiento explicase porqué hay AN supermasivos en el centro de las galáxias sin que hayamos detectado eventos catastróficos en su formación, ni siquiera ondas gravitacionales como las que generan las fusiones de AN de masa estelar. 


miércoles, 24 de febrero de 2021

Nucleosíntesis cerca de los agujeros negros

Leo la noticia

https://phys.org/news/2021-02-ghost-particle-shredded-star-reveals.html

Entiendo que seis meses después de detectarse un resplandor extraordinario desde un agujero negro supermasivo situado a cientos de años luz, se detectaron neutrinos desde la misma dirección.

La hipótesis con la que lo explican es que el disco de acreción del agujero actúa como un acelerador de partículas, que dió a los neutrinos una energía 10 veces mayor de la que da el mayor acelerador de partículas artificial, el gran colisionador de hadrones del CERN.

Supongo que el resplandor y los neutrinos se produjeron simultáneamente, pero esos neutrinos, aunque fueron extraordináriamente veloces, como no pueden alcanzar la velocidad de la luz,  llegaron a cabo de unos meses.


Pienso que los discos de acreción de agujeros negros podrían acelerar tanto las partículas, incluidos los átomos de hidrógeno, como para que se produzcan fusiones nucleares en los choques entre nucleos de hidrógeno. Quizá esos entornos generan más energía de la que aporta la gravedad, como ocurre en los núcleos de las estrellas. Quizá algunos de los neutrinos que se detecten de esos agujeros no vengan de la caida de materia dentro, sino de la fusión nuclear en el disco. 


Si la radiación que se produce allí se emite en todas las direcciones, solo una pequeña parte será absorbida por el agujero, cuyo horizonte de eventos es muy pequeño. Esa radiación, además, impulsará hacia fuera la materia del disco de acreción y de sus alrededores, conteniendo así el crecimiento del agujero.


En conclusión: quizá la actividad nuclear en el disco de acreción de los agujeros sea, a la vez, un motor de la materia de las galáxias, una fuente de elementos más pesados que el hidrógeno, y una protección contra un temible crecimiento indefinido de los agujeros. 

viernes, 19 de febrero de 2021

Necesidad del localismo con buenas comunicaciones y solidaridad

Los efectos del cambio climático son cada vez peores, y tienen más consecuencias cuando se depende de suministros remotos. Por ejemplo, en la última tormenta de frío en Tejas, millones de personas quedaron sin suministro de electricidad, y muchos también sin agua y con dificultades para abastecerse de alimentos.


Viene a cuento la siguiente noticia científica:

https://phys.org/news/2021-02-ancient-relic-earth-history-years.html

Resumiéndola:

A partir de los anillos de crecimiento de un tronco de árbol bien conservado, datan en 42000 años una inversión de los polos magnéticos terrestres que causó extinciones, debido a que durante la inversión el campo fue tan débil que no protegía de la radiación externa.

Posiblemente este evento provocó que los humanos buscaran refugio en las cuevas y usaran protectores solares, lo que quedó reflejado en la aparición repentina de arte rupestre, en el que abundan siluetas de manos hechas al soplar pintura, la cual pudo servir de protector solar.


Actualmente el polo magnético norte se mueve con rapidez y el campo magnético se está debilitando, lo cual apunta a una inversión del campo magnético terrestre en un futuro próximo (a escala geológica). Nuestro sistema de vida, basado en tecnologías muy sensibles a la radiación externa (satélites, tendidos eléctricos,...) sería dañado seriamente si ocurriera un debilitamiento del campo magnético terrestre similar al que ocurrió hace 42000 años.


Por el riesgo de eventos de mucha radiación externa, entre otros motivos, pienso que no deberíamos ser muy dependientes de redes de comunicación basadas en satélites, ni de grandes redes de suministro eléctrico. En su lugar, habría que potenciar medios más locales y sustituibles con facilidad, tanto para comunicación como para producción de energía eléctrica.


En las comunicaciones, se podrían sustituir las constelaciones de satélites por drones estratosféricos con energía solar. Cada uno de estos drones se mantendría a más de 20 km de altura, dando servicio en un radio de cientos de km. Podrían conectarse entre sí para formar una red global. En caso de que hubiera tormentas de radiación los drones podrían volver a tierra a protegerse, algo imposible para los satélites. 


Usar combustibles almacenados localmente es una buena medida para no depender de redes de suministro. Pero estos combustibles deben proceder de fuentes renovables. Si contienen carbono, este debe tomarse del CO2 del aire, para reducir el efecto invernadero. Además debería alcanzarse mucha más eficacia que con la combustión. Por ejemplo mediante células de combustible.


Habiendo recursos locales, cada región está más protegida frente a situaciones catastróficas. Eso no va en contra de que las distintas regiones se ayuden entre sí en cuando haya una zona más dañada que el resto. En ese caso, las reservas de las zonas vecinas se compartirían mediante una red de suministro que habría que mantener en buen estado entre todos. 

viernes, 29 de enero de 2021

Colapso estelar con chorros relativistas

Me imagino el colapso de una estrella que, tras agotar el combustible interno, es incapaz de contener expandido el gas de sus capas externas, siguiendo los siguientes pasos:


- En el núcleo, la generación de energía por nucleosíntesis se hace menor que la pérdida de calor al exterior. 


- El núcleo se enfría y se contrae hasta convertirse en una estrella de neutrones, o un agujero negro, según sea su masa. 


- Las capas externas no caen de manera uniforme hacia el centro, siguiendo direcciones radiales, sino en espiral, conservando el momento angular de la estrella, formando un disco de acreción. Aún conservan mucho material tanto fusionable como fisionable, que antes del colapso del núcleo no tenía la densidad y temperatura necesaria para producir reacciones nucleares. 


- La velocidad y densidad que adquiere la materia en la zona central del disco de acreción hace chocar sus nucleos atómicos, lo cual genera reacciones nucleares exotérmicas a un ritmo inmensamente mayor que durante la vida de la estrella.


- La densidad de la materia en el plano del disco de acreción impide que la radiación salga por ese plano, excepto una pequeña parte, entre la más céntrica, que va en dirección al pequeño cuerpo en que se ha convertido el núcleo. En cambio, la dirección perpendicular al plano del disco ofrece muy poca resistencia, así que no impide que salgan los productos de las reacciones nucleares que se producen en el disco. 


- La radiación electromagnética y las partículas veloces generadas en la zona central salen por la perpendicular al plano del disco de acreción en sentidos opuestos. Estos flujos tienen tanta masa, circulando casi en paralelo, con poca velocidad respecto al centro de la corriente, que durante su trayecto la gravedad los compacta en dos chorros estrechos.


- Los átomos más pesados de los chorros, los que circulen a menos velocidad relativa entre ellos, pueden unirse por gravedad formando planetas errantes.


- En el caso de estrellas gigantes, se pueden formar agujeros negros en los extremos de los chorros, que se alimentarían de la masa y radiación de los chorros a la vez que serían acelerados por ellos. Si no adquieren la velocidad de escape, al extinguirse los chorros, estos agujeros caerían al agujero central y se fusionarían con él. Un fenómeno similar podría darse en los chorros de los cuásar.


- Si en un chorro de un cuásar se formasen varios agujeros negros, al estar moviéndose en una misma línea tendrían mucha más probabilidad de fusionarse entre sí que otros que se muevan al azar. 


Por lo pequeños que son los agujeros negros en comparación con el espacio que hay entre ellos, es extremádamente improbable que se encuentren por azar y se fusionen. La gravedad y sus trayectorias podrían acercarlos hasta que orbiten entre sí, pero sería muy raro que chocasen, a no ser que algo les frenase, o a no ser que tuvieran un mismo origen y trayectoria (p.ej. un chorro de partículas) con velocidades distintas, y por ello se dieran alcance.