martes, 27 de diciembre de 2011

Son pompas de luz, no agujeros negros

16/11/2011 al 29/12/2011



La idea de la singularidad me parece incompatible con la realidad que perciben los sentidos y los instrumentos. Para mi es una solución especulativa que simplifica en exceso. Aunque la fundamenten en cálculos matemáticos me resulta increible y estoy seguro de los que calcularon su existencia deben de haber cometido errores, ya que la solución les da un infinito.
En cambio la naturaleza nos ofrece contínuamente soluciones que no requieren de singularidades.
En el caso de la expansión del universo observable los partidarios de las singularidades recurrieron a la solución fácil de suponer que todo el impulso de la expansión se dio en un instante al que bautizaron como Big Bang, y supusieron, basandose en unos cálculos simplistas, que hasta ese momento todo el universo estaba en un espacio infinitesimal, una "singularidad". Luego, la observación de la aceleración de la expansión ha demostrado que ahora mismo se está impulsando esta expansión, de lo que deduzco que no tuvo porqué haber una gran explosión si suponemos que la fuerza que acelera actualmente la expansión ha existido durante eones, quizá durante mucho más tiempo que la edad del universo según la hipótesis del Big Bang.

En el caso de los agujeros negros también se suele suponer que tienen una singularidad en su centro, pero esta sería indemostrable por observaciones directas, debido a que lo máximo que podemos detectar de un agujero negro es su horizonte de sucesos.

Lo que propongo es que los agujeros negros no tienen un cuerpo masivo en su interior, y mucho menos esa esotérica singularidad. Para mi, toda la masa de un agujero negro está formada por luz, radiación electromagnética. Esta luz permanecería orbitando en su horizonte de sucesos, como en una capa de un grosor ínfimo por la que se mueven, como en un mundo de dos dimensiones, las ondas que constituyen el agujero.

Toda masa que alcance este horizonte queda reducida a radiación. Una parte se emite y otra queda orbitando en la superficie de la esfera hueca. La masa total de la esfera es suficiente para confinar la luz en su superficie, mientras que el interior tendría menor gravedad, de modo que no podría retener la luz. El horizonte de sucesos sería la superficie en que se equilibran la energía cinética de la luz y la atracción del centro de gravedad. En el centro de gravedad no es necesario que haya masa.

Esta composición y disposición de la masa de un agujero negro me sugiere unas denominaciones mas adecuadas para ellos, y menos intimidantes que la tradicional:
pompa luminosa
pompa de luz
burbuja de luz
light bubble




Reflexionando sobre los efectos que provocaría en el exterior una pompa luminosa se me ocurren los siguientes:

- El acercamiento de un cuerpo masivo a la pompa haría que esta se deformase, produciendo ondas gravitatorias.

- La caida de un objeto en la pompa provocaría que parte de la luz de la pompa saliera por el plano de contacto, junto con parte de la luz en que se convierte el cuerpo que cae.

- Si dos pompas de igual masa chocasen, el plano de contacto tendría gravedad nula, de manera que toda la luz de ambas saldría por este plano. Parte de ella alcanzaría un nuevo horizonte de sucesos, oscilando la forma de la pompa hasta alcanzar el equilibrio, provocando un serie de ondas gravitatorias que se irían amortiguando. Una parte importante de la masa se emitiría al exterior por el plano tangente a ambas. El resultado sería una pompa con una masa menor que la suma de las originales y una radiación concentrada en un solo plano y con variaciones periódicas de su intensidad.

- La radiación emitida en el plano de contacto de dos pompas similares podría formar partículas nuevas, que quedarían orbitando en ese plano. La agrupación de esas partículas formaría nuevas estrellas y planetas en una estructura plana, girando alrededor de una pompa muy masiva. Habría nacido una nueva galaxia.

- Otro proceso que produciría grandes cantidades de materia nueva a partir de una pompa de luz sería el paso cercano de una masa grande a una pompa, que puede ser otra pompa ó una galáxia. La pompa se deformaría, se reduciría la gravedad en la línea que une las dos masas y escaparía luz en grandes cantidades, que al interaccionar con el espacio exterior produciría masa.

- Otro fenómeno, ya atribuido a los agujeros negros, es la formación de masa y energía al crearse espontáneamente en el vacío pares partícula/antipartícula. Una de cada dos partículas creadas junto al horizonte de sucesos, la más cercana, se convertiría en radiación que se incorpora a la pompa y la otra se libera.

jueves, 22 de diciembre de 2011

Glucosa para almacenar energías renovables

Las plantas verdes nos dan un buen ejemplo de como eliminar CO2 de la atmósfera y a la vez almacenar energía. Consiste en producir compuestos orgánicos oxidables, como la glucosa, y oxígeno.

La humanidad actual tiene conocimientos y medios para realizar lo mismo a gran escala con procesos industriales.

La idea que propongo es utilizar energía eléctrica de fuentes renovables para procesar CO2 y agua, dando como producto oxígeno y jarabe de glucosa.

Las ventajas de almacenar energía en forma de glucosa disuelta en agua son, sobre todo, las siguientes:
- No es contaminante. Un vertido se puede limpiar con agua y sirve de alimento a la fauna y la bacterias.
- No se inflama.
- Tiene uso alimentario.
- Puede producir combustibles, por ejemplo alcohol, por fermentación.
- Puede usarse para sintetizar múltiples productos orgánicos con más facilidad que con hidrocarburos.

Demasiado carbono

Quizá una parte importante del carbono e hidrógeno del periodo de formación de la Tierra pudo quedar atrapada entre el magma y las primeras rocas solidificadas. Aún puede quedar tanto que si lo extraemos, aunque sea con la sana intención de disponer de combustible barato, la biosfera no será capaz de asimilarlo y haremos irrespirable la atmósfera. Creo que estos elementos atrapados en el manto terrestre son la principal fuente del petróleo, aunque parte de él también provenga de restos orgánicos llevados a profundidades por el acúmulo de sedimentos.

El carbono es uno de los principales productos de las estrellas y quizá, si nuestro planeta sacara todo el que lleva dentro, sin formar compuestos sólidos, quedará cubierto de CO2 como lo está Venus.

Quizá la humanidad podría neutralizar el carbono que sigue emergiendo de forma natural, o el que extrae de las minas de carbón y de los yacimientos de petróleo, combinándolo con metales. Pero en la corteza terrestre queda poco metal libre y el del núcleo es inaccesible.

La vida encontró la solución desde hace miles de millones de años: alimentarse de él, producir carbonatos que acaban depositándose como roca caliza y transformar sus restos en carbón y en una parte del petróleo.
Hasta el momento la vida vegetal ha estado absorbiendo el carbón que emerge, manteniendo las condiciones necesarias para la vida y la evolución. El aumento de CO2 por causas humanas está demostrando que hemos superado la capacidad de la vida de absorber el carbono.

Creo que son razones suficientes para no ponerle esta tarea más difícil a la vida extrayendo petróleo, mientras no seamos capaces de resolver el problema por nosotros mismos. Y mucho menos si no sabemos hacerlo limpiamente:
Shell causa el peor derrame de petróleo de la década en Nigeria

martes, 20 de diciembre de 2011

Bitácora. Biología

  • 20/12/2011. Página acerca de los hongos desde el punto de vista del micólogo Paul Stamets. Habla sobre la influencia de los hongos en el resto de la vida de la Tierra, de su simbiosis con las plantas en las micorrizas y con las algas unicelulares en los líquenes. Sugiere la posibilidad de que sean los primeros agricultores. Destaca el parecido de las redes del micelio de los hongos con las redes neuronales y las de internet.
    http://www.faircompanies.com/blogs/view/micelios-hongos-para-salvar-al-mundo-y-al-ser-humano/

domingo, 18 de diciembre de 2011

Bitácora. Química

  • Tabla periódica, con un enlace por elemento a una página muy completa sobre el elemento. Además tiene juegos para ejercicio mental.
    http://www.chemicool.com/

Como pez en el agua o batido por una hélice


La navegación motorizada se hace casi por completo usando hélices. Las hélices son agresivas para el medio ambiente marino porque trituran todo lo que pase por ellas y porque su ruido inunda ya todo el océano, dificultando la comunicación de los animales y estresándolos.

Los animales nos dan ejemplo de navegación inocua, silenciosa, potente y elegante.
¿Porqué no imitarlos?

La hélice es una solución simple, inventada cuando las posibilidades técnicas eran escasas. Pero ahora tenemos conocimientos, materiales nuevos y técnicas de fabricación suficientes para realizar propulsores acuáticos robotizados diferentes. La solución que yo propongo son propulsores basados en aletas caudales similares a las de los peces.

Hay experiencia en investigaciones en este sentido. Se han probado prototipos de laboratorio de peces robot, aunque los que he encontrado en internet me han parecido ridículas y lentas imitaciones de peces, no propulsores potentes.

Se me ocurren varias formas de aplicar aletas caudales a un barco. Por ejemplo, para que el vaivén de la aleta no zarandee el barco se podrían usar dos aletas en vez de una, con movimientos complementarios, para equilibrar la fuerza lateral sobre el barco. Estas podrían colocarse a los lados del barco para no alargarlo excesivamente. Como una primera prueba sencilla, se podrían mover a mano, como dos remos, poniendo el eje de cada una en la borda. Cada aleta debe ser a la vez resistente, ligera y flexible.

Además de las ventajas medioambientales, las aletas caudales robotizadas tendrían ventajas "funcionales":
- No sería necesario el timón.
- Darían más maniobrabilidad a los barcos.
- Ahorrarían energía por tener forma hidrodinámica y por poderse adaptar a los vórtices que generan, utilizándolos para impulsarse mejor.
- No se engancharían con los sólidos que encuentren a su paso.

Quizá los humanos deberíamos plantearnos cómo queremos sentirnos cuando nos desplazamos nosotros o transportamos nuestras cargas por el mar: Como pez en el agua, en nuestro elemento, o como asesinos de todo lo que se mueve, tritutándolo todo con nuestras hélices y ensordeciendolo todo con el ruido de nuestros cacharros obsoletos.

Fisivi, 18/12/2011

sábado, 10 de diciembre de 2011

Bitácora. Geología

El propósito de este post es guardar y compartir en la red los enlaces a páginas web y artículos en internet sobre geología que me parezcan interesantes.

  • 03/12/2012. La isla de Navidad y su archipiélago pueden tener su origen en material continental. Esto sugiere que el reciclado en poca profundidad de la corteza es un hecho frecuente, independientemente del papel que tengan las plumas del manto inferior en la convección del manto.
    http://www.nature.com/ngeo/journal/v4/n12/full/ngeo1331.html


  • 16/12/2011. Hago la siguiente búsqueda para conocer el comportamiento del helio en el manto y en el núcleo de la Tierra:
    "helium bubble" olivine

    Encuentro, entre otras la siguiente página:
    http://www.earth-science.net/ejournal/paper/2011-5-02.pdf

    Se trata de un estudio de rocas lunares en el que se usa una técnica de difusión de Helio 4 disparado como iones a alta velocidad.
    Entre otras cosas se estudia la formación de burbujas de helio.

    Extraigo de este estudio los siguientes conceptos:
    - Es conocida la tendencia del helio a aglomerarse en burbujas cuando se implanta en metales.
    - Con las altas temperaturas las burbujas crecen por coalescencia.
  • 20/12/2011. Mapas topográficos de Marte hechos con fotos en falso color. Espectaculares.
    http://geology.com/articles/highest-point-on-mars.shtml

  • Editorial de Nature en el que se reconoce la singularidad de la Tierra gracias a su evolución junto con la de sus seres vivos.
    Nuestra Tierra es única
    La vida ha modelado nuestro planeta.
       
    En varios artículos que veo hoy 02/02/2012 se habla de los cambios inducidos por la vida en la Tierra, sobre todo por las plantas.

  • Abstract en Nature de un estudio sismológico en las zonas axiales de la dorsal del Pacífico. Parece sugerir que el magma acude de bolsas de varios kilómetros desde zonas exteriores al eje más que bajo el eje mismo.
    Formación de la corteza oceánica
  • 13/09/2012
    Me ha gustado la siguiente entrada de la Wikipedia acerca de la evolución de las rocas.
    Ciclo litológico
  • 30/10/2012
    Buscando el origen del atlántico me he encontrado esta entrada de un blog interesante para enseñar geología a estudiantes de la ESO:
    La corteza primitiva, de
    http://arrasate-lanbloga.blogspot.com.es.

viernes, 2 de diciembre de 2011

Helio terrestre y calor interno

Lo que sigue es una hipótesis de un aficionado a la geología sobre la evacuación del calor del núcleo terrestre basada en una supuesta ascensión de helio hasta la litosfera, a través de fracturas generadas por el mismo helio.


La fuente del helio del interior de la Tierra es la desintegración de elementos radiactivos que producen partículas alfa. Estas se convierten en helio al capturar 2 electrones de su entorno.
La mayoría de estas partículas las produce la desintegración del uranio. Al ser el uranio un elemento muy pesado, es de esperar que durante la formación de la Tierra, cuando sus rocas estaban fundidas, los compuestos de uranio se desplazaran hacia el centro por ser más densos, luego la mayor producción de helio se dará en el núcleo ó cerca de él.

El helio es un gas raro, en todos los sentidos. Como su configuración electrónica es la más perfecta y equilibrada de las posibles, es un gas noble cuyos átomos no precisan enlazarse con otros, ni siquiera con los de su especie, así que su gas es monoatómico, como el de los demás gases nobles. Los demás elementos forman gases de dos átomos.
El núcleo del helio de generación terrestre es muy estable, el isótopo 4. No he encontrado ni siquiera su vida media, de manera que será mucho más duradero que la vida de la Tierra y que la del universo visible.

El gas helio tiene tiene muchas características especiales:
- Es inalterable químicamente.
- Sea cual sea el proceso en el que interviene, sigue existiendo como helio monoatómico, sin que ninguna sustancia lo pueda retener adherido con fuerza.
- Tiene un calor específico muy grande, incluso mayor que el agua.
- Es muy buen conductor del calor, por ello se usa para refrigerar reactores nucleares.
- Es muy fluido, ya que no se adhiere con fuerza a nada.
- El gas helio es la segunda sustancia menos densa después del hidrógeno.

El núcleo externo de la Tierra se cree que es metal líquido, por tanto no parece que pueda retener ningún gas. Los más densos (quizá el rádon, pero es radiactivo y durará poco), descenderán hasta encontrarse con el núcleo interno sólido. Los menos densos flotarán hasta que el límite con el manto, que se cree que es sólido.
De estos gases, sólo perdurarán como tales los gases nobles, ya que el resto se combinarán o bien con los metales del núcleo líquido, ó con los materiales del manto.
A lo largo de la vida de la Tierra, los gases procedentes de la formación de la Tierra habrán desaparecido del núcleo y del manto casi en su totalidad.
Parece ser que el manto inferior es sólido debido a la presión tan alta a que están sometidos sus materiales.

A partir de esto, supongo que el único fluido en cantidades apreciables en el núcleo y en el manto inferior serán los gases nobles, sobre todo el helio, porque sigue generándose a partir de la desintegración de elementos inestables.

El helio a esas presiones se debe comportar como un superconductor del calor, ya que sus átomos están a la mínima distancia posible y no se producen enlaces entre ellos.

La interfase entre el  núcleo externo líquido, y el manto sólido, es un lugar muy especial de la Tierra, allí se encuentra la capa D". Las ondas sísmicas detectan allí muchas irregularidades, y se supone que allí se inicia la formación de plumas térmicas.

Supongo que en la interfase entre el núcleo externo y la capa D se puede acumular el helio procedente del núcleo. Una irregularidad en esta interfase en forma de valle invertido se puede convertir en una cámara de helio, tan denso como el helio líquido debido a la presión, pero gaseoso debido a la temperatura alta. Una cámara de estas, aunque tenga sólo unos pocos metros, puede ser el inicio del siguiente proceso:

- El helio transmite por convección el calor del núcleo a la bóveda de la cámara y actúa como un soplete de gas que puede fundir, ó al menos desestabilizar la bóveda, que está bajo una presión del orden del millón de atmósferas.
- La bóveda de la cámara cae fracturada ó fundida.
- La caida de la roca desprende calor, que calienta aún más el helio, que ya estaba a la temperatura del núcleo.
- La nueva bóveda, más alta, cae sobre el nuevo suelo más alto.
- La energía de la caida contribuye a mantener caliente el helio.
- La cámara de helio continúa subiendo hasta la litosfera, como una burbuja en un líquido, dejando detrás una columna de roca de manto fracturada y calentada.
- Aunque la cámara de helio tomase la forma de una fisura muy estrecha, la conducción  de calor sería enorme debido a la fluidez del helio.
- La roca de esta columna, debajo de la cámara, acaba soldándose presionada por el manto.
- En su camino, la grieta libera más gases atrapados en el manto, que presionan y transmiten calor por convección en la grieta, aumentándola de tamaño.
- El helio, aún caliente, quizá tanto como cuando salió del núcleo, llega a la capa de transición del manto, donde se funde el basalto y forma magma.
- La presión a la profundidad de la zona de transición es suficientemente baja para que el calor que transporta la cámara de helio funda la roca del manto.
- La cámara de helio alcanza la corteza terrestre. Allí funde la roca y produce fracturas por la presión del gas.
- Por fin, se libera el helio a la atmósfera en una erupción, precediendo a la lava.


Todo esto podría ocurrir en un tiempo muy breve geológicamente hablando, quizá de pocos años.

¿Podría ser una explicación para el inicio de lo que se suele llamar en geología un "punto caliente"?.

Como vehículo del calor interno, estos canales producidos por el helio, ó cualquier otro proceso que lleve el calor del núcleo al exterior a través de chimeneas, me parecen más creibles que una "convección" o deformación por el calor de un sólido como el manto, en un tiempo tan largo que la conducción podría transportar más calor en menos tiempo que esta convección.
 
Quizá si hay muchas evacuaciones de calor repentinas como estas, a lo largo de mucho tiempo, aunque fueran espaciadas, podrían calentar la de la zona de transición del manto a la litosfera, que es uno de los principales orígenes de la lava que surge en la dorsal oceánica y en los volcanes. Este calentamiento sería bastante uniforme en toda la Tierra, así que los movimientos horizontales de la corteza tendrían su causa en el exterior, más heterogéneo.

 La evacuación de calor por chimeneas ó grietas estrechas producidas por el helio ó por otros gases sería indetectable por los métodos actuales. Quizá por eso no he visto una hipótesis como esta publicada. Aunque es mucho más probable que se haya publicado y yo no lo haya encontrado.


En caso de acertar, se plantearían nuevas cuestiones:

Si el helio abriera una grieta, sin derrumbar las paredes superiores, sino que la presión del manto empujase sobre el suelo, haría ascender por la via abierta por el helio materiales pesados del manto inferior hasta la superficie.
¿Podrían servir estos canales de helio para explicar que haya minerales que se suponen formados en las presiones del manto inferior, sin recurrir a la convección del manto?
¿La trayectoria vertical de muchas pequeñas burbujas ó cavernas de helio a través del manto podría alterar su estructura y la distribución de temperaturas, de modo las ondas sísmicas se refracten a distintas velocidades según la dirección desde la que incidan? ¿Podrían producir el mismo efecto que el de la anisotropía debida a la estructura cristalina?

Si hubiera diferencias de potencial eléctrico entre el núcleo y las distintas alturas del manto, ¿las grietas producidas por el helio podrían descargar este potencial, calentando aun más la grieta?

Fisivi, 02-19/12/2011