¿Qué ocurrió el 9 de agosto en la historia de la ciencia y la tecnología? Esta fecha reúne avances que transformaron la química, la psicología, la astronomía y la exploración espacial, pero también una de las mayores tragedias producidas por la aplicación militar de la ciencia. El 9 de agosto de 1776 nació Amedeo Avogadro, cuya hipótesis permitió relacionar los volúmenes de los gases con el número de moléculas; en 1896 nació Jean Piaget, investigador fundamental del desarrollo cognitivo infantil; en 1945 una bomba atómica destruyó gran parte de Nagasaki; en 1975 despegó COS-B, primera misión de la recién creada Agencia Espacial Europea y pionera de la astronomía de rayos gamma; en 1976 la Unión Soviética lanzó Luna 24, que traería a la Tierra 170 gramos de suelo lunar; y en 2000 despegaron Rumba y Tango, completando la constelación Cluster destinada a estudiar en tres dimensiones la magnetosfera terrestre.
1776: nace Amedeo Avogadro, el científico que ayudó a contar lo invisible
El 9 de agosto de 1776 nació en Turín Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, conde de Quaregna y Cerreto.
Su apellido aparece actualmente en todos los libros de química gracias a:
- La ley de Avogadro.
- La constante de Avogadro.
- El concepto de mol.
Sin embargo, Avogadro no calculó el valor exacto de la constante que lleva su nombre.
Su gran aportación fue proponer una idea que permitía comprender cómo se relacionaban los volúmenes de los gases con sus partículas.
De abogado a científico
Avogadro nació dentro de una familia vinculada al derecho y a la administración.
Estudió derecho eclesiástico y comenzó ejerciendo como jurista.
Posteriormente se interesó por:
- Matemáticas.
- Electricidad.
- Física.
- Química.
- Propiedades de los gases.
Terminó abandonando progresivamente su carrera jurídica para dedicarse a la enseñanza y a la investigación científica.
En 1820 fue nombrado profesor de Física Matemática en la Universidad de Turín.
El problema de los gases
A comienzos del siglo XIX, los científicos intentaban comprender cómo se combinaban los elementos.
John Dalton había desarrollado una teoría atómica según la cual la materia estaba formada por átomos.
Joseph Louis Gay-Lussac había observado que los gases reaccionaban siguiendo proporciones volumétricas sencillas.
Por ejemplo, bajo las mismas condiciones:
2 volúmenes de hidrógeno + 1 volumen de oxígeno → 2 volúmenes de vapor de agua
La relación era sencilla, pero resultaba difícil explicarla utilizando algunas ideas atómicas de la época.
Átomos y moléculas no son lo mismo
Uno de los principales problemas era que todavía no se distinguía con claridad entre:
- Átomo.
- Molécula.
- Elemento.
- Compuesto.
Actualmente sabemos que una molécula de hidrógeno contiene normalmente dos átomos:
H2
El oxígeno atmosférico también aparece principalmente como:
O2
Cuando reaccionan:
2H2 + O2 → 2H2O
La ecuación explica por qué dos volúmenes de hidrógeno reaccionan con uno de oxígeno para producir dos volúmenes de vapor de agua, siempre que las comparaciones se realicen bajo condiciones apropiadas.
La hipótesis de Avogadro
En 1811, Avogadro propuso que:
La idea permitía interpretar las relaciones volumétricas observadas en las reacciones.
Un litro de hidrógeno y un litro de oxígeno no poseen la misma masa, pero bajo las mismas condiciones contienen aproximadamente el mismo número de moléculas.
La masa cambia porque las moléculas de ambos gases poseen masas diferentes.
La ley de Avogadro
La formulación moderna establece que, a temperatura y presión constantes, el volumen de un gas es proporcional a la cantidad de sustancia.
Puede expresarse como:
V ∝ n
o bien:
V/n = constante
donde:
- V es el volumen.
- n es la cantidad de sustancia expresada en moles.
Si duplicamos el número de moles de gas sin modificar la temperatura ni la presión, el volumen también se duplica.
Un globo como ejemplo
Imaginemos un globo flexible que contiene una cantidad determinada de aire.
Si introducimos más moléculas y permitimos que la presión permanezca aproximadamente constante, el globo aumenta su volumen.
Las partículas necesitan más espacio para moverse sin elevar excesivamente la presión.
La relación no describe perfectamente cualquier situación, pero funciona muy bien para gases próximos al comportamiento ideal.
La ecuación de los gases ideales
La ley de Avogadro forma parte de una relación más general:
PV = nRT
donde:
- P representa la presión.
- V representa el volumen.
- n representa el número de moles.
- R es la constante de los gases.
- T es la temperatura absoluta.
Si P y T permanecen constantes, la ecuación muestra que V debe aumentar en la misma proporción que n.
¿Qué es un mol?
Los átomos y las moléculas son demasiado pequeños para contarlos individualmente en un laboratorio ordinario.
Los químicos utilizan una unidad denominada mol.
Un mol contiene exactamente:
6,022 140 76 × 1023 entidades
Las entidades pueden ser:
- Átomos.
- Moléculas.
- Iones.
- Electrones.
- Otras partículas especificadas.
Ese valor es la constante de Avogadro:
NA = 6,022 140 76 × 1023 mol−1
Una cantidad difícil de imaginar
El número es tan grande que resulta complicado visualizarlo.
Un mol de granos de arena no llenaría únicamente una playa.
Representaría una cantidad inmensamente superior al número de granos presentes en todas las playas terrestres.
Un mol de segundos equivaldría a muchísimas veces la edad actual del universo.
La razón por la que se necesita una cantidad tan grande es que los átomos son extraordinariamente pequeños.
La masa molar
El mol conecta el mundo microscópico con las cantidades que podemos pesar.
Por ejemplo:
- Un mol de átomos de carbono-12 posee una masa próxima a 12 gramos.
- Un mol de moléculas de agua posee una masa aproximada de 18 gramos.
- Un mol de moléculas de oxígeno posee una masa aproximada de 32 gramos.
La masa molar permite convertir entre:
- Gramos.
- Moles.
- Número de partículas.
Ejemplo con agua
La masa molar del agua se calcula sumando:
- Dos átomos de hidrógeno: aproximadamente 2 gramos por mol.
- Un átomo de oxígeno: aproximadamente 16 gramos por mol.
Por tanto:
M(H2O) ≈ 18 g/mol
Una muestra de 18 gramos de agua contiene aproximadamente:
6,022 × 1023 moléculas
Avogadro no conoció el número de Avogadro
El científico italiano no midió directamente cuántas moléculas había dentro de un mol.
Las primeras estimaciones fueron realizadas décadas después mediante estudios sobre:
- Teoría cinética de los gases.
- Movimiento browniano.
- Electrólisis.
- Rayos X y cristales.
- Carga del electrón.
La constante recibió el nombre de Avogadro como reconocimiento a su hipótesis molecular.
Una idea inicialmente ignorada
La propuesta de 1811 no fue aceptada de inmediato.
Las razones incluían:
- Confusión entre átomos y moléculas.
- Falta de pruebas experimentales suficientes.
- Terminología química poco uniforme.
- Dificultad para determinar masas atómicas.
En 1858, Stanislao Cannizzaro utilizó las ideas de Avogadro para establecer masas atómicas y moleculares coherentes.
Su explicación ayudó a que la comunidad química reconociera finalmente la importancia de la hipótesis.
La constante que ayuda a definir el Sistema Internacional
Desde el 20 de mayo de 2019, la constante de Avogadro posee un valor fijado exactamente.
El mol ya no depende de la masa de un objeto material concreto.
Forma parte de las siete constantes que definen el Sistema Internacional de Unidades.
Esto conecta la química con:
- Metrología.
- Física atómica.
- Fabricación de materiales.
- Nanotecnología.
- Farmacología.
1896: nace Jean Piaget, investigador del desarrollo de la inteligencia infantil
El 9 de agosto de 1896 nació en Neuchâtel, Suiza, Jean William Fritz Piaget.
Fue biólogo, psicólogo y epistemólogo.
Sus investigaciones transformaron la manera de comprender la infancia.
Antes de Piaget, era frecuente considerar que un niño pensaba como un adulto con menos conocimientos.
Piaget defendió que el pensamiento infantil posee formas propias y cambia cualitativamente durante el desarrollo.
Un joven interesado por la naturaleza
Piaget mostró desde pequeño un gran interés por la biología.
A los once años publicó una breve observación sobre un gorrión albino.
Durante su adolescencia estudió moluscos y colaboró con museos de historia natural.
Su primera formación científica estuvo relacionada con:
- Zoología.
- Clasificación.
- Evolución.
- Adaptación de los organismos.
Posteriormente aplicaría conceptos semejantes al estudio del conocimiento.
El trabajo con pruebas de inteligencia
Piaget trabajó en París con pruebas relacionadas con Alfred Binet.
Su tarea consistía en analizar respuestas infantiles.
Observó algo que le interesó más que la puntuación final:
Los errores no siempre eran casuales.
Revelaban cómo estaba organizado el pensamiento en cada momento del desarrollo.
La epistemología genética
Piaget denominó epistemología genética al estudio del origen y desarrollo del conocimiento.
La palabra genética no se refería únicamente a genes biológicos.
Se utilizaba en el sentido de génesis u origen.
Piaget quería responder preguntas como:
- ¿Cómo aprende un niño que los objetos siguen existiendo aunque no los vea?
- ¿Cómo comprende el número?
- ¿Cómo distingue apariencia y realidad?
- ¿Cómo aparece el razonamiento lógico?
- ¿Cómo se construye el pensamiento abstracto?
El niño como constructor activo
Para Piaget, aprender no consiste simplemente en copiar información del exterior.
El niño actúa sobre el mundo, prueba, compara y modifica sus ideas.
El conocimiento se construye mediante la interacción entre:
- La persona.
- Los objetos.
- Las experiencias.
- El entorno social.
Los esquemas mentales
Un esquema es una estructura que organiza una acción o una forma de comprender algo.
Un bebé puede poseer esquemas para:
- Succionar.
- Agarrar.
- Mirar.
- Golpear objetos.
Con el desarrollo aparecen esquemas más complejos para:
- Clasificar.
- Contar.
- Comparar cantidades.
- Resolver problemas.
- Plantear hipótesis.
Asimilación
La asimilación se produce cuando una nueva experiencia se interpreta mediante un esquema que ya existe.
Por ejemplo, un niño que conoce a los perros puede llamar perro a otro animal de cuatro patas.
Está intentando comprender lo nuevo mediante una categoría conocida.
Acomodación
La acomodación ocurre cuando el esquema debe modificarse porque la nueva experiencia no encaja correctamente.
El niño aprende que un gato y un perro comparten algunas características, pero pertenecen a categorías distintas.
La acomodación permite crear una representación más precisa.
Equilibración
Piaget pensaba que el desarrollo avanza mediante la búsqueda de equilibrio entre asimilación y acomodación.
Cuando una idea no explica correctamente una experiencia, aparece un desequilibrio.
La persona necesita reorganizar su pensamiento.
El error puede convertirse así en una oportunidad para aprender.
La etapa sensoriomotora
Piaget situó esta etapa aproximadamente desde el nacimiento hasta los dos años.
El bebé conoce el mundo principalmente mediante:
- Sentidos.
- Movimientos.
- Acciones directas.
- Coordinación entre percepción y conducta.
Uno de los grandes logros es la permanencia del objeto.
La permanencia del objeto
Consiste en comprender que un objeto continúa existiendo aunque quede oculto.
Un bebé pequeño puede actuar como si un juguete hubiera desaparecido completamente al cubrirlo.
Con el desarrollo comienza a buscarlo.
Las investigaciones modernas indican que algunas capacidades aparecen antes de lo que Piaget estimó, especialmente cuando se utilizan tareas más sencillas.
La etapa preoperacional
Se sitúa aproximadamente entre los dos y los siete años.
El lenguaje y la representación simbólica avanzan rápidamente.
Un objeto puede representar a otro:
- Una caja se convierte en un automóvil.
- Un palo se convierte en una espada.
- Un dibujo representa una familia.
Sin embargo, todavía pueden existir dificultades para coordinar varias dimensiones de un problema.
La conservación de la cantidad
En una prueba clásica se muestran dos vasos iguales con la misma cantidad de líquido.
Después se vierte el contenido de uno en un recipiente alto y estrecho.
Algunos niños pequeños responden que el vaso alto contiene más porque el nivel llega más arriba.
Se centran en la altura y no compensan mentalmente la menor anchura.
Con el desarrollo comprenden que la cantidad se conserva aunque cambie la forma del recipiente.
La etapa de operaciones concretas
Piaget la situó aproximadamente entre los siete y los once años.
Los niños adquieren mayor capacidad para:
- Clasificar.
- Ordenar.
- Conservar cantidades.
- Comprender reversibilidad.
- Relacionar varias propiedades.
El razonamiento funciona especialmente bien cuando está relacionado con objetos y situaciones concretas.
La etapa de operaciones formales
Se asocia aproximadamente con la adolescencia.
La persona puede desarrollar pensamiento más abstracto e hipotético.
Puede plantearse:
- Qué ocurriría bajo condiciones imaginarias.
- Qué variables intervienen en un experimento.
- Cómo comprobar sistemáticamente una hipótesis.
- Qué consecuencias se deducen de una regla.
Sin embargo, no todas las personas utilizan pensamiento formal de la misma manera en todos los campos.
Las etapas no son calendarios rígidos
Las edades propuestas son aproximadas.
El desarrollo depende de:
- Experiencia.
- Educación.
- Contexto cultural.
- Tipo de tarea.
- Conocimientos previos.
- Lenguaje utilizado.
Una persona puede razonar de forma avanzada dentro de un área que conoce y mostrar mayores dificultades en otra.
La importancia del error
Piaget ayudó a mostrar que una respuesta incorrecta puede contener información valiosa.
Un profesor puede preguntarse:
- ¿Qué regla está utilizando el alumno?
- ¿Qué parte del problema ha comprendido?
- ¿Qué propiedad está ignorando?
- ¿Cómo podría comprobar su propia idea?
El objetivo no es únicamente corregir el resultado, sino ayudar a reorganizar el razonamiento.
La influencia en la educación
Las ideas de Piaget favorecieron métodos centrados en:
- Exploración.
- Manipulación de materiales.
- Resolución de problemas.
- Descubrimiento guiado.
- Participación activa.
- Adaptación al nivel de comprensión.
El aprendizaje resulta más profundo cuando el estudiante puede relacionar la información con experiencias y estructuras previas.
Críticas y revisiones
La psicología moderna ha revisado numerosas afirmaciones de Piaget.
Entre las principales críticas se encuentran:
- Los niños pueden mostrar capacidades antes de las edades propuestas.
- Las instrucciones de una tarea pueden influir mucho en la respuesta.
- Las etapas no siempre aparecen de forma uniforme.
- El contexto social y cultural recibió inicialmente poca atención.
- Algunas observaciones se basaron en muestras pequeñas.
Aun así, su idea central continúa siendo enormemente influyente: el pensamiento infantil cambia, se organiza y se construye activamente.
Piaget no fue simplemente un pedagogo
Piaget no desarrolló un método escolar cerrado que deba aplicarse literalmente.
Su objetivo principal era científico y filosófico.
Investigaba cómo se origina el conocimiento.
Sus teorías influyeron después sobre:
- Psicología del desarrollo.
- Educación.
- Inteligencia artificial.
- Filosofía de la ciencia.
- Lingüística.
1945: Nagasaki sufre el segundo bombardeo atómico de la historia
A las 11:02 de la mañana del 9 de agosto de 1945, una bomba atómica explotó sobre Nagasaki, Japón.
Habían transcurrido tres días desde el bombardeo de Hiroshima.
La bomba de Nagasaki recibió el nombre de Fat Man y utilizaba plutonio dentro de un diseño de implosión.
La explosión se produjo aproximadamente a 500 metros de altura sobre el distrito de Urakami.
La ciudad de Nagasaki registra históricamente:
- 73.884 personas fallecidas.
- 74.909 personas heridas.
- 120.820 personas afectadas.
Una historia humana antes que tecnológica
Nagasaki no debe recordarse únicamente como una demostración de física nuclear.
La explosión destruyó en segundos:
- Viviendas.
- Hospitales.
- Escuelas.
- Fábricas.
- Templos.
- Familias y comunidades completas.
Entre las víctimas había niños, trabajadores, pacientes, personal sanitario, militares, estudiantes y población extranjera.
Muchas personas murieron inmediatamente.
Otras fallecieron durante los días, meses o años siguientes como consecuencia de las heridas, quemaduras y radiación.
El plutonio-239
Fat Man utilizaba principalmente plutonio-239.
El plutonio es un elemento radiactivo que puede producirse dentro de reactores nucleares a partir de uranio-238.
Cuando un núcleo de plutonio-239 absorbe un neutrón puede dividirse.
Durante la fisión:
- El núcleo se vuelve inestable.
- Se divide en fragmentos más ligeros.
- Libera energía.
- Emite nuevos neutrones.
Los neutrones pueden provocar nuevas fisiones y producir una reacción en cadena.
El diseño de implosión
El plutonio utilizado en un arma no podía emplearse eficazmente mediante el diseño sencillo de tipo cañón utilizado en la bomba de Hiroshima.
Fat Man necesitaba comprimir rápidamente una esfera subcrítica de plutonio.
Alrededor del núcleo se instalaron explosivos convencionales distribuidos con enorme precisión.
Cuando detonaban simultáneamente, las ondas de choque se dirigían hacia el centro.
La compresión:
- Aumentaba la densidad.
- Reducía la pérdida de neutrones.
- Convertía la masa en supercrítica.
- Iniciaba una reacción explosiva.
La necesidad de una simetría extrema
Si los explosivos detonaban con diferencias significativas, la compresión sería irregular.
El plutonio podría dispersarse antes de liberar toda la energía esperada.
El diseño necesitó avances en:
- Explosivos.
- Detonadores.
- Ondas de choque.
- Metalurgia.
- Medición de tiempos.
- Física de neutrones.
La prueba Trinity del 16 de julio de 1945 había utilizado un diseño de implosión relacionado.
La energía liberada
La explosión de Nagasaki tuvo una potencia equivalente aproximada de unas decenas de miles de toneladas de TNT.
La energía apareció principalmente como:
- Onda expansiva.
- Radiación térmica.
- Radiación ionizante inicial.
- Energía transportada por los restos radiactivos.
La topografía montañosa de Nagasaki modificó la propagación de los daños, pero no impidió una destrucción enorme en Urakami y sus alrededores.
La onda expansiva
La bola de fuego calentó el aire y produjo una expansión extremadamente rápida.
La onda de presión:
- Derribó edificios.
- Lanzó objetos.
- Rompió cristales.
- Provocó lesiones internas.
- Atrapó personas bajo los escombros.
Las construcciones próximas al hipocentro quedaron completamente destruidas.
La radiación térmica
El destello térmico produjo temperaturas capaces de:
- Causar quemaduras graves.
- Incendiar materiales.
- Carbonizar madera.
- Fundir o deformar determinados objetos.
- Dañar los ojos.
Las quemaduras dependían de la distancia, de la protección disponible y de si una persona estaba expuesta directamente.
La radiación ionizante
Los neutrones y rayos gamma pueden atravesar el cuerpo y alterar moléculas.
El ADN y los tejidos que se dividen rápidamente son especialmente vulnerables.
La exposición intensa puede dañar:
- Médula ósea.
- Sistema inmunitario.
- Intestino.
- Piel.
- Órganos reproductores.
Algunas personas que no presentaban heridas externas graves enfermaron días después.
Los hibakusha
Las personas supervivientes de Hiroshima y Nagasaki son conocidas como hibakusha.
Además de las consecuencias médicas, muchas sufrieron:
- Pérdida de familiares.
- Traumas psicológicos.
- Desplazamiento.
- Pobreza.
- Discriminación.
- Miedo a enfermedades futuras.
Sus testimonios constituyen una fuente esencial para comprender las consecuencias humanas de las armas nucleares.
Los efectos posteriores
Los estudios realizados durante décadas encontraron aumentos del riesgo de:
- Leucemia.
- Determinados cánceres sólidos.
- Cataratas.
- Enfermedades asociadas a exposiciones intensas.
- Problemas del desarrollo prenatal en algunos casos.
El riesgo dependía de la dosis recibida, la edad y la distancia respecto al hipocentro.
Nagasaki y la responsabilidad científica
El arma fue creada mediante conocimientos de:
- Física nuclear.
- Química.
- Matemáticas.
- Ingeniería.
- Metalurgia.
- Producción industrial.
La historia plantea preguntas que continúan abiertas:
- ¿Qué responsabilidad tienen los científicos sobre el uso de sus descubrimientos?
- ¿Cómo debe controlarse una tecnología capaz de destruir ciudades?
- ¿Puede existir una seguridad duradera basada en la amenaza nuclear?
- ¿Cómo se preserva la memoria de las víctimas?
Una ciudad dedicada a la paz
Nagasaki ha convertido el 9 de agosto en una fecha de recuerdo y educación.
La ciudad celebra actos de paz y conserva espacios como:
- El Parque de la Paz.
- El hipocentro.
- El Museo de la Bomba Atómica.
- Restos de la catedral de Urakami.
Su mensaje central busca que Nagasaki permanezca como el último lugar en el que se haya utilizado un arma nuclear durante una guerra.
1975: despega COS-B, el satélite que hizo visible la Vía Láctea en rayos gamma
El 9 de agosto de 1975 fue lanzado COS-B desde la base de Vandenberg, en California.
Era la primera misión de la Agencia Espacial Europea destinada a estudiar fuentes de rayos gamma.
También fue la primera misión científica lanzada bajo la recién creada ESA.
Su nombre procedía de la expresión:
Cosmic Ray Satellite, opción B
¿Qué son los rayos gamma?
Los rayos gamma son radiación electromagnética, igual que:
- Ondas de radio.
- Microondas.
- Infrarrojo.
- Luz visible.
- Ultravioleta.
- Rayos X.
Poseen energías muy elevadas y longitudes de onda extremadamente pequeñas.
Pueden producirse durante fenómenos violentos como:
- Explosiones estelares.
- Interacciones de rayos cósmicos.
- Púlsares.
- Entornos de agujeros negros.
- Desintegraciones nucleares.
- Estallidos de rayos gamma.
Por qué el telescopio tenía que estar en el espacio
La atmósfera terrestre absorbe la mayor parte de los rayos gamma procedentes del universo.
Esta protección resulta esencial para la vida, pero impide observarlos mediante telescopios convencionales situados en la superficie.
Para estudiar el cielo gamma se necesitan:
- Satélites.
- Globos de gran altitud para determinadas energías.
- Detectores terrestres de partículas secundarias para las energías más altas.
Un telescopio distinto a los ópticos
Los rayos gamma no pueden enfocarse fácilmente mediante un espejo ordinario.
COS-B detectaba las interacciones producidas cuando un fotón gamma entraba en sus instrumentos.
Una de las técnicas empleadas se basaba en la producción de pares.
Un fotón gamma con suficiente energía puede transformarse en:
- Un electrón.
- Un positrón.
Las trayectorias de ambas partículas permiten reconstruir aproximadamente la dirección de la que procedía el fotón.
La cámara de chispas
El instrumento principal utilizaba una cámara de chispas.
Cuando las partículas cargadas atravesaban diferentes capas, ionizaban el gas.
Al aplicar una diferencia de potencial aparecían pequeñas descargas a lo largo de sus recorridos.
La geometría de las trayectorias permitía estimar:
- Dirección.
- Energía.
- Probable origen del fotón gamma.
Eliminar señales falsas
El espacio está lleno de partículas cargadas que podían activar el detector sin ser rayos gamma.
COS-B incorporaba sistemas de anticoincidencia.
Si una partícula atravesaba determinadas capas exteriores, el sistema reconocía que probablemente no era un fotón gamma y descartaba el evento.
Separar señal y ruido es uno de los grandes retos de la astronomía de altas energías.
Una misión prevista para un año
COS-B había sido diseñado para funcionar aproximadamente un año, con reservas para prolongar sus operaciones.
Finalmente trabajó durante:
6 años y 8 meses
Fue apagado en abril de 1982.
Su duración permitió observar repetidamente diferentes regiones y mejorar progresivamente los mapas.
El primer mapa gamma completo de la Vía Láctea
Los datos permitieron crear el primer mapa completo del disco galáctico en rayos gamma de alta energía.
La imagen no se parecía a una fotografía visible.
Mostraba regiones en las que llegaban diferentes cantidades de fotones energéticos.
La radiación era especialmente intensa a lo largo del plano de la galaxia.
Rayos cósmicos dentro de la galaxia
Los rayos cósmicos son partículas de gran energía que viajan por el espacio.
Cuando chocan con gas y polvo interestelar pueden producir nuevas partículas y rayos gamma.
Por ello, un mapa gamma permite estudiar indirectamente:
- Distribución de rayos cósmicos.
- Nubes de gas.
- Regiones de formación estelar.
- Fuentes de partículas energéticas.
El catálogo 2CG
COS-B produjo un catálogo de fuentes conocido como 2CG.
Incluía alrededor de veinticinco fuentes de rayos gamma.
Algunas podían asociarse con objetos conocidos.
Otras permanecían sin identificar.
Los astrónomos necesitaban combinar datos de:
- Radio.
- Luz visible.
- Rayos X.
- Rayos gamma.
para determinar qué tipo de objeto estaba produciendo la radiación.
Los púlsares
Entre las fuentes gamma se encontraban púlsares.
Un púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente.
Posee un campo magnético intenso y puede emitir haces de radiación.
Cuando el haz pasa periódicamente por nuestra dirección, observamos pulsos.
Los púlsares pueden producir radiación desde ondas de radio hasta rayos gamma.
La astronomía multimensajero y multibanda
La observación de un mismo fenómeno en varias regiones del espectro permite descubrir procesos distintos.
La luz visible puede mostrar estrellas y gas relativamente frío.
Los rayos X y gamma revelan:
- Partículas aceleradas.
- Campos magnéticos intensos.
- Materia muy caliente.
- Explosiones.
- Objetos compactos.
COS-B abrió el camino hacia misiones posteriores como Compton, Fermi e INTEGRAL.
1976: Luna 24 despega para perforar la Luna y traer sus muestras a la Tierra
El 9 de agosto de 1976, la Unión Soviética lanzó la sonda Luna 24 mediante un cohete Proton.
Era una misión robótica de retorno de muestras.
Su objetivo consistía en:
- Aterrizar sobre la Luna.
- Perforar el suelo.
- Guardar una muestra.
- Despegar desde la superficie.
- Regresar directamente a la Tierra.
Luna 24 fue la última misión del programa soviético Luna y la última nave del siglo XX que aterrizó suavemente sobre nuestro satélite.
El programa soviético Luna
El programa Luna consiguió numerosos hitos:
- Primer objeto humano que alcanzó la Luna.
- Primeras fotografías de la cara oculta.
- Primer alunizaje suave automático.
- Primer orbitador lunar.
- Primer rover controlado a distancia sobre otro mundo.
- Primer retorno robótico de muestras lunares.
Las misiones demostraron que una máquina podía ejecutar operaciones complejas sin astronautas.
El destino: Mare Crisium
Luna 24 se dirigió a Mare Crisium, el Mar de las Crisis.
Es una gran cuenca circular situada cerca del borde oriental visible de la Luna.
La región fue formada por un antiguo impacto y posteriormente cubierta por lava basáltica.
Desde la Tierra aparece como una mancha oscura relativamente aislada.
La llegada a la Luna
La sonda entró en órbita lunar y ajustó su trayectoria.
El 18 de agosto inició el descenso.
Los sistemas automáticos utilizaron:
- Radar.
- Altímetros.
- Motores.
- Sensores de velocidad.
- Ordenadores de navegación.
Luna 24 aterrizó suavemente en Mare Crisium.
Perforar un mundo sin atmósfera
La nave transportaba un taladro diseñado para penetrar aproximadamente dos metros.
La operación era compleja porque debía funcionar:
- En vacío.
- Con gravedad reducida.
- Bajo temperaturas extremas.
- Sin intervención humana directa.
- Sin contaminar excesivamente la muestra.
El mecanismo extraía un núcleo cilíndrico de regolito y roca fragmentada.
¿Qué es el regolito?
El regolito lunar es la capa de polvo, fragmentos y rocas que cubre la superficie.
Se ha formado durante miles de millones de años por:
- Impactos de meteoritos.
- Micrometeoritos.
- Radiación.
- Viento solar.
- Cambios extremos de temperatura.
Como la Luna no posee viento ni lluvia, los fragmentos no se erosionan de la misma manera que en la Tierra.
El polvo puede ser muy fino, abrasivo y electrostático.
Guardar la muestra
El material extraído fue introducido dentro de una cápsula hermética situada en la etapa de ascenso.
La sonda debía conservar la muestra durante:
- El despegue lunar.
- El viaje hacia la Tierra.
- La reentrada atmosférica.
- El aterrizaje.
No existía una tripulación capaz de reparar o ajustar el sistema.
Despegar desde la Luna
La etapa superior encendió su motor y abandonó la superficie.
La gravedad lunar es aproximadamente una sexta parte de la terrestre.
Además, no existe una atmósfera que produzca resistencia.
Aun así, la nave necesitaba alcanzar la velocidad y dirección correctas para regresar.
Un regreso sin encuentro orbital
Las misiones Apollo utilizaban un módulo lunar que se reunía con otra nave en órbita.
Luna 24 siguió un diseño más directo.
La cápsula abandonó la Luna en una trayectoria hacia la Tierra.
No necesitaba acoplarse con otra nave.
Esto reducía algunos sistemas, aunque exigía una navegación extremadamente precisa.
La llegada a la Tierra
La cápsula regresó pocos días después.
Entró en la atmósfera a gran velocidad y utilizó un escudo térmico y un paracaídas.
Fue recuperada en territorio soviético.
Dentro se encontraron aproximadamente:
170,1 gramos de suelo lunar
La tercera misión soviética de muestras
Antes de Luna 24, la Unión Soviética había completado con éxito:
- Luna 16 en 1970.
- Luna 20 en 1972.
Las tres misiones trajeron cantidades menores que las expediciones Apollo, pero demostraron que las muestras podían obtenerse mediante sistemas completamente robóticos.
Lo que reveló Mare Crisium
Los análisis identificaron materiales basálticos formados por antiguas erupciones volcánicas.
Las muestras permitieron estudiar:
- Edad de las lavas.
- Composición química.
- Minerales.
- Historia térmica.
- Efectos del viento solar.
Las dataciones indican que algunos basaltos de Mare Crisium se formaron hace aproximadamente entre 2.500 y 3.300 millones de años.
Por qué son tan importantes las muestras
Un instrumento enviado a la Luna posee limitaciones de masa, energía y tamaño.
Una muestra traída a la Tierra puede analizarse mediante:
- Microscopios avanzados.
- Espectrómetros.
- Datación isotópica.
- Tomografía.
- Técnicas desarrolladas décadas después.
El material puede conservarse y estudiarse repetidamente sin lanzar una nueva misión.
Cuarenta y cuatro años sin nuevas muestras lunares
Luna 24 fue la última misión de retorno de muestras lunares hasta 2020.
La misión china Chang’e 5 trajo nuevo material después de cuarenta y cuatro años.
Las nuevas misiones robóticas continúan utilizando el principio demostrado por el programa Luna:
- Aterrizar.
- Seleccionar material.
- Almacenarlo.
- Despegar.
- Regresar.
2000: Rumba y Tango completan la constelación Cluster
El 9 de agosto de 2000, un cohete Soyuz-Fregat despegó desde Baikonur transportando los satélites Rumba y Tango.
Menos de un mes antes habían sido lanzados Salsa y Samba.
Los cuatro formaban la misión Cluster de la Agencia Espacial Europea.
Su objetivo era estudiar en tres dimensiones la relación entre:
- El viento solar.
- El campo magnético terrestre.
- La magnetosfera.
- La ionosfera.
- Las partículas cargadas próximas a la Tierra.
Una segunda oportunidad para Cluster
La primera constelación Cluster había sido lanzada en 1996.
Los cuatro satélites se perdieron cuando el primer cohete Ariane 5 sufrió un fallo poco después del despegue.
La misión fue reconstruida bajo el nombre Cluster II.
El nuevo proyecto conservó gran parte de los objetivos científicos y mejoró determinados sistemas.
¿Qué es la magnetosfera?
La Tierra posee un campo magnético generado principalmente por movimientos del hierro líquido dentro de su núcleo externo.
El campo crea una región alrededor del planeta denominada magnetosfera.
Esta actúa como una barrera dinámica frente a gran parte del viento solar.
No es una esfera perfecta.
Su forma se parece a:
- Una región comprimida en el lado orientado hacia el Sol.
- Una larga cola extendida en el lado nocturno.
El viento solar
El Sol expulsa continuamente plasma formado principalmente por:
- Protones.
- Electrones.
- Núcleos de helio.
- Campos magnéticos transportados por el flujo.
Cuando el viento solar alcanza la Tierra, interacciona con nuestra magnetosfera.
La intensidad cambia según:
- Actividad solar.
- Velocidad del viento.
- Dirección del campo magnético.
- Eyecciones de masa coronal.
Por qué se necesitaban cuatro satélites
Un único satélite puede detectar que una propiedad cambia.
Pero no siempre puede saber si:
- La estructura se ha desplazado sobre la nave.
- La estructura permanece fija y está cambiando con el tiempo.
Cuatro naves separadas permiten comparar mediciones simultáneas.
Así puede reconstruirse la forma tridimensional y el movimiento de una región del plasma.
Una pirámide invisible
Rumba, Salsa, Samba y Tango volaban formando aproximadamente un tetraedro.
Un tetraedro es una figura tridimensional con:
- Cuatro vértices.
- Cuatro caras triangulares.
- Seis aristas.
Cada satélite ocupaba uno de los vértices.
La distancia entre ellos podía modificarse para estudiar fenómenos de escalas diferentes.
Instrumentos idénticos
Cada nave transportaba once instrumentos científicos similares.
Podían medir:
- Campos eléctricos.
- Campos magnéticos.
- Electrones.
- Iones.
- Ondas de plasma.
- Distribución de partículas.
La utilización de instrumentos equivalentes facilitaba comparar los datos obtenidos simultáneamente en cuatro puntos.
La onda de choque terrestre
El viento solar se mueve normalmente a una velocidad superior a la de las ondas que podrían transmitir información por el plasma.
Al aproximarse a la magnetosfera debe frenarse y desviarse.
Se forma una región de choque denominada bow shock u onda de choque de proa.
El proceso transforma parte de la energía del flujo en:
- Calor.
- Ondas.
- Partículas aceleradas.
- Turbulencia.
La magnetopausa
La magnetopausa es la frontera principal entre el plasma dominado por el campo terrestre y el viento solar.
No permanece inmóvil.
Puede desplazarse cuando cambia la presión del viento solar.
Cluster permitió medir:
- Grosor.
- Movimiento.
- Ondulaciones.
- Entrada de partículas.
La reconexión magnética
La reconexión ocurre cuando líneas de campo magnético con orientaciones diferentes cambian su conexión.
Parte de la energía almacenada puede convertirse rápidamente en:
- Movimiento del plasma.
- Calor.
- Partículas aceleradas.
Es un proceso fundamental en:
- Tormentas solares.
- Magnetosferas.
- Auroras.
- Experimentos de fusión.
- Plasmas astrofísicos.
Las cuatro naves ayudaron a observar la estructura tridimensional de las regiones donde ocurre.
Las auroras
Las auroras aparecen cuando partículas cargadas penetran en la atmósfera superior y chocan con átomos y moléculas.
Las colisiones excitan gases como:
- Oxígeno.
- Nitrógeno.
Cuando regresan a estados de menor energía, emiten luz.
Los colores dependen del gas, la altura y la energía de las partículas.
El clima espacial
Las perturbaciones del entorno espacial pueden afectar a:
- Satélites.
- GPS.
- Radiocomunicaciones.
- Astronautas.
- Redes eléctricas.
- Rutas aéreas polares.
Comprender la magnetosfera ayuda a mejorar la predicción del clima espacial.
Órbitas polares y elípticas
Los satélites seguían órbitas muy alargadas alrededor de los polos.
La distancia respecto a la Tierra variaba desde unos pocos cientos hasta aproximadamente 125.000 kilómetros.
La trayectoria permitía atravesar:
- Viento solar.
- Onda de choque.
- Magnetopausa.
- Cola magnética.
- Regiones aurorales.
Una misión de casi veinticuatro años
Cluster fue diseñada inicialmente para una vida mucho más breve.
Sin embargo, sus observaciones continuaron durante más de dos décadas.
Los datos permitieron estudiar fenómenos en diferentes fases del ciclo solar.
La misión terminó en 2024.
El satélite Salsa realizó una reentrada controlada el 8 de septiembre de ese año.
La importancia de finalizar correctamente una misión
Los satélites abandonados pueden convertirse en basura espacial.
La ESA utilizó la órbita de Salsa para dirigir su reentrada sobre una zona remota del océano Pacífico.
El procedimiento proporcionó datos útiles para:
- Predecir reentradas.
- Estudiar la fragmentación.
- Diseñar misiones más sostenibles.
- Reducir riesgos orbitales.
El legado de Cluster
La misión demostró el valor de utilizar constelaciones coordinadas.
Actualmente, muchas investigaciones necesitan varias naves para distinguir:
- Variaciones espaciales.
- Variaciones temporales.
- Dirección de propagación.
- Tamaño de estructuras.
- Velocidad del plasma.
Cluster ayudó a convertir el entorno magnético terrestre en un laboratorio tridimensional.
¿Por qué el 9 de agosto es tan importante para la ciencia?
Las efemérides científicas del 9 de agosto abarcan campos muy diferentes:
- Química.
- Teoría molecular.
- Metrología.
- Psicología del desarrollo.
- Educación.
- Física nuclear.
- Radiobiología.
- Astronomía de rayos gamma.
- Exploración lunar.
- Retorno de muestras.
- Física del plasma.
- Clima espacial.
Esta fecha conecta algunas de las escalas más diferentes de toda la ciencia.
Avogadro ayudó a relacionar litros y gramos con cantidades gigantescas de moléculas.
Piaget estudió cómo cambia el razonamiento durante los primeros años de vida.
Nagasaki mostró la energía que puede liberarse desde núcleos atómicos y las consecuencias humanas de utilizarla como arma.
COS-B observó fotones procedentes de fenómenos situados a miles de años luz.
Luna 24 trajo 170 gramos de material desde otro mundo.
Cluster midió partículas y campos invisibles alrededor de nuestro planeta.
El 9 de agosto también muestra que medir no siempre significa utilizar una regla.
Podemos medir:
- El número de partículas mediante moles.
- El desarrollo cognitivo mediante tareas.
- La radiación mediante detectores.
- La composición lunar mediante espectrómetros.
- La magnetosfera mediante varios satélites coordinados.
Finalmente, esta fecha recuerda que el conocimiento científico no es moralmente neutro cuando se convierte en tecnología.
Puede permitir fabricar medicamentos, comprender la mente, observar el universo y explorar otros mundos.
También puede emplearse para producir una destrucción que afecte a generaciones.
Preguntas frecuentes sobre las efemérides científicas del 9 de agosto
¿Qué científico nació el 9 de agosto de 1776?
Amedeo Avogadro, físico y químico italiano conocido por proponer que volúmenes iguales de gases, bajo la misma temperatura y presión, contienen el mismo número de moléculas.
¿Cuánto vale exactamente la constante de Avogadro?
Su valor exacto es 6,022 140 76 × 1023 mol−1. Desde 2019 se utiliza para definir el mol dentro del Sistema Internacional.
¿Avogadro calculó personalmente ese número?
No. Avogadro formuló la hipótesis molecular, pero la cantidad exacta de partículas por mol fue estimada y medida posteriormente.
¿Quién nació el 9 de agosto de 1896?
Jean Piaget, biólogo y psicólogo suizo que estudió cómo los niños construyen el conocimiento y desarrollan formas de pensamiento cada vez más complejas.
¿Siguen siendo válidas las etapas de Piaget?
Continúan siendo una referencia histórica e influyente, pero la investigación moderna considera que el desarrollo es más flexible y depende de la tarea, la cultura, la experiencia y el área de conocimiento.
¿A qué hora explotó la bomba atómica sobre Nagasaki?
A las 11:02 de la mañana del 9 de agosto de 1945. Explotó aproximadamente a 500 metros de altura sobre el distrito de Urakami.
¿Qué diferencia había entre las bombas de Hiroshima y Nagasaki?
La bomba de Hiroshima utilizaba uranio-235 y un diseño de tipo cañón. La de Nagasaki utilizaba plutonio-239 comprimido mediante un complejo sistema de implosión.
¿Qué fue COS-B?
Fue la primera misión de la ESA dedicada a la astronomía de rayos gamma. Elaboró el primer mapa completo del disco de la Vía Láctea en esa región del espectro.
¿Qué consiguió Luna 24?
Aterrizó en Mare Crisium, perforó aproximadamente dos metros de suelo lunar y devolvió a la Tierra 170,1 gramos de muestras.
¿Cuándo volvió a realizarse una misión lunar de retorno de muestras?
En 2020, cuando la misión china Chang’e 5 devolvió nuevas muestras lunares, cuarenta y cuatro años después de Luna 24.
¿Por qué Cluster utilizaba cuatro satélites?
Porque cuatro puntos de medición permitían reconstruir estructuras tridimensionales y distinguir entre cambios producidos por el movimiento de una región y cambios ocurridos con el tiempo.
Conclusión
El 9 de agosto es una fecha extraordinariamente compleja dentro de la historia de la ciencia.
Amedeo Avogadro nació para proporcionar una de las ideas fundamentales de la química molecular; Jean Piaget transformó la comprensión del pensamiento infantil; Nagasaki sufrió la segunda explosión nuclear utilizada contra una ciudad; COS-B abrió una nueva ventana para observar la Vía Láctea; Luna 24 comenzó el viaje que devolvería a la Tierra una columna de suelo lunar; y Rumba y Tango completaron una constelación capaz de estudiar en tres dimensiones el escudo magnético de nuestro planeta.
El 9 de agosto reúne moléculas, niños, núcleos atómicos, fotones gamma, regolito lunar y plasma solar.
Y demuestra que la ciencia puede ayudarnos a comprender escalas completamente diferentes.
Puede contar partículas invisibles, analizar cómo se forma una idea, detectar radiación procedente de la galaxia, recuperar materiales de otro mundo y observar fronteras magnéticas situadas a miles de kilómetros.
Pero la memoria de Nagasaki recuerda que comprender la naturaleza implica también asumir la responsabilidad de decidir cómo se utiliza ese conocimiento.
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Fuentes oficiales, científicas y académicas:
- Royal Society of Chemistry — Vida y aportaciones de Amedeo Avogadro
- Bureau International des Poids et Mesures — Definición exacta del mol
- BIPM — Constantes que definen el Sistema Internacional
- Jean Piaget Society — Biografía de Jean Piaget
- Ciudad de Nagasaki — Cronología y estadísticas históricas del bombardeo
- Ciudad de Nagasaki — Hipocentro y memoria de la ciudad
- Ciudad de Nagasaki — Declaración sobre las consecuencias humanas de las armas nucleares
- Agencia Espacial Europea — Lanzamiento de COS-B el 9 de agosto de 1975
- ESA — COS-B, primera misión científica de la Agencia
- ESA Science — Catálogo 2CG y mapa gamma de la Vía Láctea
- NASA Science — Cronología de las misiones Luna
- ESA Lunar Exploration — Luna 24 y sus 170 gramos de muestras
- NASA Science — Edad y geología de los basaltos de Mare Crisium
- ESA — Lanzamiento de Rumba y Tango el 9 de agosto de 2000
- ESA — Formación tetraédrica de los cuatro satélites Cluster
- ESA — Resultados y final de la misión Cluster
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