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¡Buenas tardes, habitantes de este Universo Paralelo! Hoy dedicamos este número a la crisis ambiental global.
Uno de estos gases es el dióxido de carbono, el CO2, que se ha transformado en el supervillano de la crisis planetaria. Cuando en el contexto de la crisis ambiental se habla de «descarbonizar», en realidad se está hablando de reducir la cantidad de CO2 de la atmósfera, molécula que tiene un átomo de carbono y dos de oxígeno.
El exceso de dióxido de carbono en la atmósfera es producto de la forma en que captamos y transformamos energía. Al quemar combustibles fósiles estamos liberando a la atmósfera carbono que no es parte del equilibrio natural de nuestro medio ambiente. La ecuación producción/captación entonces se perturba, el equilibrio se quiebra y la concentración de CO2 aumenta.
Nuestro cuestionario de hoy lo contesta Rafael Benguria, físico-matemático, Premio Nacional de Ciencias Exactas 2005. Es un gran honor para nuestro Universo Paralelo contar con la presencia de Rafael, un profesor excepcional y muy querido, que ha forjado el interés y educado en las matemáticas y la física a varias generaciones de científicos chilenos.
Tenemos además algunas notas breves y un final poético.
Ojalá disfruten esta edición de nuestro Universo Paralelo. Y si quieren aportar en la lucha por un mundo más limpio, compartan este newsletter y ayúdenme a promover la ciencia en los medios. Y si les llegó de alguien, ¡inscríbanse ya!
Foto de Louis Maniquet en Unsplash
Hoy en día el cambio o crisis climática permea todo tipo de publicaciones, desde discursos políticos hasta comerciales. Lo que no se aclara es que el cambio climático es solo uno de los componentes del cambio o crisis global, que comprende todas las dimensiones que determinan el estado del planeta Tierra, incluyendo la integridad de la biodiversidad, los flujos biogeoquímicos o la contaminación, entre otras.
Dentro de este marco conceptual se definen los llamados “límites planetarios”, que buscan determinar qué factores debemos asegurar para que el planeta se mantenga en el mismo estado que permitió tanto la evolución biológica como la cultural de nuestra especie.
El ser humano es una especie cultural y genera conocimiento y tecnología por aprendizaje social. Ballenas, pájaros, elefantes y otros primates son también ejemplos de especies culturales. Sin embargo, nuestra actual estrategia cultural se asocia al secuestro cada vez más acelerado de energía y materia del planeta para nuestras sociedades, alterando sus dinámicas sistémicas.
La preocupación de comprender la diferencia entre cambio climático y cambio global radica en que muchas de las políticas que se implementan para superar la crisis climática no consideran las otras aristas de la crisis global, generando impactos graves en otras dimensiones. Es así como el riesgo de colapso continúa.
Por ejemplo, el impulso que existe en «fijar CO2», principal gas del cambio climático, generó el mercado de «bonos de carbono».
La complejidad de tales dinámicas demanda mucha integración de conocimiento, y sin un manejo integral del fenómeno, arriesgamos nuestra sostenibilidad y el bienestar social como especie.
Central geotermoeléctrica de Nesjavellir, Islandia. | Gretar Ívarsson
A pesar de las recientes lluvias que han aliviado temporalmente la sequía, un solo mes de precipitaciones no resuelve la crisis hídrica a largo plazo. La sequía, una de las manifestaciones más visibles del cambio climático en Chile, amenaza la estabilidad de nuestra matriz eléctrica, donde la generación hidroeléctrica sigue siendo crucial.
La semana pasada, el Senado dio un paso significativo en la línea de integrar nuevas fuentes térmicas en el país al aprobar unánimemente, en su segundo trámite constitucional, un proyecto de ley destinado a reformar la Ley 19.657 sobre concesiones de energía geotérmica.
La geotermia, el calor de la Tierra, es una fuente de energía que puede ser usada de una forma renovable y está presente en el territorio nacional. Chile, situado en una zona de intensa actividad tectónica y volcánica, alberga numerosos reservorios geotermales, especies de bóvedas de calor bajo la superficie. Este calor subterráneo se manifiesta en la superficie a través de fumarolas, géiseres, termas y volcanes activos.
Sin embargo, esta legislación dejó de lado el uso térmico de la geotermia, restringiéndola a un nicho específico y desaprovechando su potencial para calefacción de viviendas, colegios y hospitales a través, por ejemplo, de las bombas de calor geotérmicas. Con la aprobación del proyecto de ley, se abre la puerta a una diversificación del uso de la energía geotérmica en Chile.
El calor de la Tierra no necesita competir con otras fuentes renovables; al contrario, puede integrarse de manera complementaria para avanzar hacia un futuro energético sustentable y aportar para que escuelas, hospitales y, por qué no, ciudades, cuenten con sistemas limpios de calefacción.
Cada semana hacemos las mismas cuatro preguntas a un científico. Esta semana se las hacemos al físico Rafael Benguria.
-¿Qué te motivó a dedicarte a la ciencia?
-Esta es la única pregunta fácil y para la cual tengo una respuesta. Mi tío abuelo Miguel Montalva fue profesor de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Chile. Además de ser profesor, era inventor (entre otras, tiene dos patentes en Estados Unidos relacionadas con cajas de cambio de autos automáticos) y ejerció gran influencia en mí. Por eso entré a la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Chile a estudiar Ingeniería Eléctrica, que me encantó.
En la Escuela de Ingeniería conocí a varios alumnos de Licenciatura en Física de los que me hice amigo y, además de seguir mi carrera de Ingeniería, tomé con ellos todos los cursos de la Licenciatura y Magíster en Física. Al fin me recibí de Ingeniero Eléctrico, especialista en Control Automático, y de Magíster en Física. Luego obtuve mi doctorado en Física en la Universidad de Princeton, en Estados Unidos.
-¿Cuál es la obra científica que más influyó en tu actividad?
-Más que una obra científica, lo que más influyó en mi carrera científica fue el contacto con excelentes profesores e investigadores. Cuando llegué a estudiar a Princeton, tuve la suerte de tomar un curso del Prof. Elliott Lieb (era un curso sobre Física Atómica desde la perspectiva de la Física Matemática). Aprendí un montón de herramientas útiles de Análisis Matemático que me han servido toda la vida. Él fue mi supervisor del doctorado. Ese curso cambió mi vida. Luego de mi doctorado hice un postdoc con el Prof. Mark Kac en la Universidad de Rockefeller, en Nueva York, que también fue una experiencia inolvidable.
-¿Cuál es el problema científico más importante por resolver?
-Hay muchos problemas científicos muy importantes que resolver, y no soy quién para clasificarlos. Quizás los más apremiantes dicen relación con Ciencias de la Salud: la cura del cáncer, la cura de enfermedades neurodegenerativas, etc. En Física Matemática (y matemáticas aplicadas) hay varios problemas importantes.
Ejemplos de ellos son los Millennium Problems (7 en total) del Instituto Clay de Matemáticas, de los cuales solo uno ha sido resuelto. Uno de ellos dice relación con las Ecuaciones de Navier-Stokes (dinámica de fluidos): demostrar existencia y unicidad de soluciones para condiciones iniciales adecuadas. Otro es la demostración de la Hipótesis de Riemann, la que tendría enormes consecuencias en matemáticas (y es uno de los 23 problemas propuestos por David Hilbert en 1900).
-¿Cuál es la pregunta que te desvela como científico y cómo la enfrentas?
-Ningún problema científico me desvela (ja, ja), pero sí hay muchos y variados que atraen mi atención. Uno, en el cual he perdido la mayor cantidad de tiempo tratando de resolverlo, es un problema que en principio surge de la estabilidad de átomos y moléculas y que al final se materializa en un problema fácil de enunciar sobre curvas cerradas suaves en el plano, un problema de geometría.
Considere una curva cerrada suave de largo 2π, y construya un operador de Schrödinger sobre la curva, con condiciones de borde periódicas y con un potencial que es el cuadrado de la curvatura en cada punto de la curva. Demuestre que la energía del estado fundamental es mayor o igual a 1, cualquiera que sea la forma de la curva. Este problema lo inventamos Michael Loss (Georgia Tech) y yo, y pese a lo inocente que parece, tiene grandes consecuencias en matemáticas y en física.
Fotografía gentileza de Annika Vaksmaa
Los microorganismos son muchas veces nuestros aliados a la hora de combatir la contaminación que producimos y que atenta contra nuestro propio bienestar. Cada año producimos 400 millones de toneladas de plásticos y una fracción importante termina en los océanos.
La luz solar es crucial porque, gracias a su contenido ultravioleta, descompone el polietileno a través de la fotodegradación, rompiendo las cadenas poliméricas y oxidando el plástico. Este proceso inicial facilita que el hongo Parengyodontium album pueda continuar la degradación, transformándolo en CO2.
Los investigadores utilizaron un método muy ingenioso para analizar en detalle el proceso de degradación. En la naturaleza, la forma más común de carbono es el carbono-12, que representa casi un 99 % de todo su contenido en el universo. Se llama así porque en su núcleo hay 6 protones y 6 neutrones. Pero existe también el carbono-13, que tiene los mismos 6 protones pero 7 neutrones. Este representa el 1% restante de carbono (hay otros isótopos, pero cuya abundancia es despreciable).
Es paradójico que, a pesar de que la contaminación ambiental usualmente ensucia, afea nuestros paisajes, en ocasiones, cuando la ponemos bajo el microscopio, puede tener belleza, y transformarse en nuestra imagen de la semana.
Aathavan jaffna, Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0
– Sabemos que existen gotas de distintos tamaños, pero si construimos gotas cada vez más pequeñas, debe llegar un momento en que las propiedades acuosas del agua tal como la conocemos se pierdan. Una molécula de agua, por ejemplo, no te puede mojar, porque no forma un grupo; en la práctica es una molécula en fase gaseosa.
Un estudio reciente liderado por Melanie Schnell, de DESY, ha llegado a una respuesta: se necesitan cinco.
¿Cuántas moléculas de agua podrán saciar tu sed de curiosidad? No sabemos, pero genuinamente esperamos que Universo Paralelo te esté ayudando.
– El cambio climático está ocurriendo aquí y ahora, y sus consecuencias están a la vista. Pero, para los científicos, una gran pregunta persiste: ¿cómo hacer que a la gente le importe? Advertencias graves e imágenes de glaciares derritiéndose y bosques ardiendo se han vuelto herramientas comunes, pero la gente parece estar desensibilizándose a estos enfoques.
Hiroto Nagai, un científico geoambiental y compositor de la Universidad Rissho de Tokio, ha utilizado datos climáticos para crear una composición de seis minutos titulada Cuarteto de Cuerdas n.° 1 «Presupuesto energético polar”.
Algunos números atrás entrevistamos al matemático, doctor en Ciencias de la Computación y profesor titular de la Universidad de Chile, Iván Rapaport. Resulta que acaba de aparecer en librerías un breve poemario de su autoría, llamado Empaca tu tienda, mañana es el día. Como ya lo hemos hecho antes en este newsletter, también intentamos dar a conocer las artes producidas por miembros de la comunidad científica.
Después de todo, es en esa historia, con sus luces y sombras, donde encontramos la semilla de nuestra ciencia. Empaca tu tienda, mañana es el día nos invita a cavar un túnel, a través del dolor, el conflicto y la persecución, hasta la poderosa fuente de luz que desde nuestras raíces ilumina nuestro futuro.
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Eso es todo en esta edición de Universo Paralelo. Si tienes comentarios, recomendaciones, fotos, temas que aportar, puedes escribirme a universoparalelo@elmostrador.cl. Gracias por ser parte de este Universo Paralelo. ¡Hasta la próxima semana!
