Cinco enigmas y dos certezas

01 Con el clima de cara

"El cambio climático es real, y se avecinan controles obligatorios en las emisiones de CO2". La frase no sería novedosa en boca de un ecologista neozelandés, pero la pronunció este mismo mes el director ejecutivo de Duke Energy, un líder en el negocio de quemar carbón para producir energía eléctrica en Estados Unidos. Y los "controles obligatorios" se avecinan desde Washington, un Gobierno que hasta ahora ha sido el mayor obstáculo para el Protocolo de Kioto sobre reducción de emisiones. No es una anécdota: 2006 ha marcado un punto de inflexión en la percepción del cambio climático. Los científicos ya no hablan en condicional. Ni en futuro.

Durante los últimos 10 años, gran parte de la polémica sobre el cambio climático se debió a la discrepancia entre las mediciones terrestres, que indicaban un calentamiento del planeta, y los datos tomados por satélite, que parecían descartarlo. Hoy sabemos que estos últimos estaban malinterpretados.

Las matemáticas del clima exploran las fronteras de la complejidad y el caos, y también las del conocimiento humano; pero los datos han ido revelando que si en algo han pecado los modelos predictivos del cambio climático es en quedarse cortos. Por ejemplo, la tasa de fusión de los hielos árticos, de un 9% por década, ha desbordado los más negros augurios.

La biología ya ha acusado los efectos, empezando por la floración, que en Europa se ha adelantado en un promedio de siete días. En España, donde la flor del almendro ya no brota en marzo, sino a mediados de febrero, el adelanto de la primavera, sumado al retraso del otoño, está dando como resultado tres semanas más de calor cada año. Y las moscas analizadas en cualquier lugar de tres continentes tienen ahora la estructura genética que, hace sólo 30 años, mostraban un grado de latitud más cerca del ecuador.

La Tierra se puede estar calentando por una variedad de causas, pero una de ellas -la única sobre la que cabe actuar- son las emisiones de CO2 por la combustión de petróleo, gasolina y carbón. Sin ellas, el nivel de CO2 en la atmósfera sería de 280 partes por millón (ppm). Ahora es de 380 ppm, una marca desconocida en el último medio millón de años. El CO2 que sale hoy de un tubo de escape permanecerá 200 años en la atmósfera.

Estados Unidos es el mayor emisor de CO2 del planeta, pero cuando China, India y Brasil le disputen el puesto convendría que tuvieran un modelo de conducta mejor que el actual.

02 Como agua de Marte

Había otras pruebas de la existencia de agua en Marte, pero la foto la ha puesto la nave Mars Global Surveyor este mismo mes, y casi coincidiendo con su jubilación tras nueve años de servicio en la órbita del planeta rojo. No se puede probar que esos chorros que parecen fluir barranco abajo sean de agua, pero descartarlo sería más difícil aún. Prueba de ello es que los técnicos de la NASA ya están trazando planes para explorar la misma zona en próximas misiones.

Los antiguos la tenían tomada con el planeta vecino. Los babilonios lo llamaron Nergal, como su dios de la muerte y la pestilencia, y Marte, como es sabido, era el dios romano de la guerra. Sus dos lunas llevan los nombres griegos del miedo: Fobos y Deimos.

Pese a ello, Marte es el planeta más similar a la Tierra que hay en el Sistema Solar. No sólo por su distancia al Sol, sino también porque tiene un día de duración similar, volcanes, cañones, vientos, nubes y estaciones cambiantes. "Creo que la vida inteligente es exclusiva de la Tierra, pero que tiene el potencial de extenderse por toda la galaxia", ha escrito el cosmólogo Martin Rees. "La idea es un sustituto de la religión, y espero que sea cierta".

Marte puede ser un buen sitio para empezar, y ese chorro de agua valdrá por mil dioses de la pestilencia.

03 El enigma del neandertal

El científico Carlos Lalueza-Fox cree posible que los neandertales evolucionaran en la península Ibérica hace medio millón de años. Tendría gracia, porque los últimos vivieron en Gibraltar hace 28 milenios: una historia circular. Se extendieron por Europa y Asia central durante más de 300.000 años, y fueron la primera especie de homínido que enterró a sus muertos. Si eso significa una forma de religiosidad, y si ésta a su vez implica el miedo a la muerte, los neandertales debieron conocer lo improbable y preciosa que es una vida humana.

El modelo estándar de la evolución humana establece que nuestra especie, el Homo sapiens, salió de África hace 50.000 años, llegó a Europa hace 40.000 y reemplazó por completo a los antiquísimos neandertales, sin mezclas. Pero una asombrosa tecnología que permite leer el genoma de aquella especie desaparecida está planteando dudas sobre ese modelo. Varias líneas de evidencia apuntan a que hubo cruces entre las dos especies: infrecuentes, pero importantes. Los neandertales pudieron pasar a nuestra especie una variante de un gen esencial para el desarrollo del cerebro que ahora aparece en el 70% de la población mundial.

04 Esperando a Perelman

Ni contratando a la agencia de comunicación de la NASA hubiera logrado más resonancia el Congreso Internacional de Matemáticos celebrado en Madrid en agosto. Todo salió a la perfección: la conjetura de Poincaré, un problema endiablado del que dependían 100 años de geometría, había caído al fin ante el genial abordaje de Grigori Perelman. El ruso recibiría en Madrid la medalla Fields, el Nobel de las matemáticas, y forzaría al mecenas Landon Clay a deshacerse de su primer millón de dólares, puesto que la conjetura de Poincaré era uno de los siete enigmas del siglo por los que su prestigioso instituto había ofrecido esa recompensa.

También es verdad que el impacto mediático de la reunión acabó debiendo menos a esas razones que a su reverso. Pese a los sinceros esfuerzos del presidente de la Unión Matemática Internacional, sir John Ball, que viajó a San Petersburgo y mantuvo con él 10 horas de conversaciones repartidas en dos días, Perelman no vino a recoger su medalla Fields. "Cualquiera puede entender que si la prueba de la conjetura es correcta no se necesita ningún otro reconocimiento", explicó luego. ¿Y el millón? "Lo decidiré cuando me lo ofrezcan". Perelman tiene 40 años, ha dejado las matemáticas y está viviendo con su madre.

Pero de no ser por todo esto, ¿quién se habría enterado de que la conjetura de Poincaré ya se puede considerar un teorema? La topología se ocupa de las propiedades que un objeto conserva por mucho que se le deforme. Para esta rama de la geometría, una barra de pan equivale a una esfera. No así un donut.

En nuestro mundo de tres dimensiones, la forma matemáticamente más simple de saber si un objeto puede reducirse a una esfera es atarle una goma elástica alrededor. Si el objeto es reducible a una esfera, nos bastará correr la goma para recuperarla. No así con un donut. En 1904, Poincaré supuso que eso mismo valdría en un mundo de cuatro dimensiones: también allí los objetos que permitieran recuperar las gomas sin romperlas serían reducibles al equivalente de una esfera en ese mundo. Mal sabía Poincaré que harían falta 100 años, una medalla precintada y una vida rota para confirmar su idea.

05 Un simulador del cosmos

La luz que proyecta una persiana suele ser más complicada que la persiana misma: bastan dos ranuras abiertas para que la pared se llene de franjas. Es la interferencia típica de las ondas, como la que ves al tirar dos piedras al agua. Aunque cada piedra genera un dibujo muy simple, las dos ondas interfieren en ritmos complejos. Si coinciden dos crestas se forma un tsunami, pero una cresta y un valle se aniquilan. Lo mismo pasa con la persiana, donde cada ranura equivale a una piedra.

El problema con la persiana es que un solo fotón sigue formando franjas en la pared: se interfiere a sí mismo. Y eso quiere decir que un solo fotón pasa simultáneamente por las dos ranuras de la persiana. En este mágico fenómeno cuántico de la superposición se basa el mundo en el que vive el brillante físico teórico Ignacio Cirac, último premio Príncipe de Asturias de Investigación.

Los bits de los ordenadores actuales pueden adoptar dos estados: 0 o 1. Un bit podría ser un fotón pasando por la ranura de arriba (1) o por la de abajo (0). Pero el fenómeno cuántico de la superposición permite diseñar un qubit (quantum bit), que es un tipo de bit mucho más poderoso: puede existir como un 0, como un 1 y como ambos a la vez. Ya hemos visto que los fotones del mundo real se comportan así. Fue Richard Feynman, uno de los más grandes físicos teóricos del siglo XX, el primero en proponer esta idea, hace casi 50 años. Y si Cirac y sus colegas logran desarrollarla, el avance en las ciencias de la computación, y en las ciencias en general, será colosal.

Entre las posibles aplicaciones de la computación cuántica suele citarse el cifrado seguro de las comunicaciones. Poca cosa si se compara con lo que Feynman tenía en la cabeza: construir un simulador de la física cuántica; mientras no sepamos crear una célula viva o un cosmos a partir de la nada, ésa no está nada mal como segunda opción.

06 Plutón, planeta sin causa

Cuando sepamos viajar a la velocidad de la luz, el vuelo a Plutón seguirá sin bajar de cinco horas, y desde allí veremos el Sol como una estrella más en la noche fría. Bajo el cielo de Praga, sin embargo, el estatus de esa roca perdida en el cinturón de Kuiper polarizó este verano a la opinión pública mundial tras uno de los episodios más tensos que recuerda la ciencia astronómica. "Los profesores tendrán que enseñar que Plutón ya no es un planeta", se lamentaba el astrónomo británico Terry Mahoney, "y los alumnos le preguntarán: ¿por qué?". Mientras, su colega Michael Brown brindaba satisfecho al otro lado del Atlántico: "Plutón está muerto". ¿Qué tiene este planeta enano que a nadie deja frío ni callado?

A Plutón lo descubrieron mal. El Sistema Solar sólo tenía ocho miembros a finales del siglo XIX, justo como ahora. Unas aparentes perturbaciones en la órbita del más lejano, Neptuno, llevaron a algunos astrónomos a predecir la existencia de un noveno planeta, con una masa similar a la de la Tierra. El único que se lo tomó en serio fue Percival Lowell, que poco antes había descubierto los canales de Marte. Tras décadas de ímprobos esfuerzos, los discípulos de Lowell hallaron Plutón en 1930: predicción cumplida.

Plutón no hubiera llegado a considerarse un planeta de no ser por esa predicción (probablemente no hubiera llegado ni a descubrirse). Pero el remate de la historia es que la predicción era incorrecta: las perturbaciones de la órbita de Neptuno resultaron ser un error de observación. Y Plutón, en cualquier caso, nunca hubiera podido causarlas, porque su masa no es la de la Tierra, como creyeron sus descubridores, sino 200 veces menor.

Siempre ha habido científicos incómodos con su inclusión en el cuadro de honor del Sistema Solar, pero el descubrimiento de otros tres plutones en los últimos años había hecho la situación insostenible. La Unión Astronómica Internacional sabía que sólo tenía dos opciones: ampliar los planetas a 12 o degradar a Plutón. En agosto intentó lo primero y le salió lo segundo.

Los argumentos que inclinaron la balanza en Praga fueron los de Michael Brown, el astrónomo que brindaba "Plutón está muerto" en el primer párrafo. Brown es el descubridor de dos de los tres nuevos plutones -uno de ellos, Eris, es incluso mayor que Plutón-, y calcula que puede haber otros 50 objetos de ese tipo por la zona. La opción que se jugaba en Praga era entre un Sistema Solar de 8 o uno de 60. Por eso perdió Plutón.

El símbolo oficial del ex planeta -ahora "planeta enano"- consiste en una P y una L. Es una abreviatura de Plutón y un homenaje a Percival Lowell.

Los canales de Marte, por cierto, tampoco existen.

07 La biología del todo

Este año se han presentado los genomas del álamo, la abeja y el erizo de mar. El álamo, con 45.000 genes, casi quintuplica los 10.000 de la abeja, y el erizo se alinea con los humanos en torno a los 20.000, en una nueva demostración de lo poco que dicen estas cifras. La primera sorpresa del genoma de la abeja es que posee un sistema de regulación similar al de los vertebrados, y desconocido hasta ahora en otros insectos, que probablemente le confiere la plasticidad necesaria para su sofisticado comportamiento.

Y más sorpresas aún guardaba el erizo de mar. Esta bola de espinas sin ojos, nariz ni orejas tiene casi mil genes -un número similar al nuestro-, que sólo pueden clasificarse como "genes de los sentidos": fabrican proteínas específicas para la visión, el olfato y el oído. Por el lugar donde están activos los primeros, parece probable que los erizos vean por las espinas, al menos en las fases juveniles.

Pero estos genomas darán sus mejores frutos dentro de unos años, como el genoma humano los empieza a dar ahora. Este año hemos tenido dos buenos ejemplos de esto último: el genoma de los cánceres de mama y colon, que ha descubierto de una tacada 200 nuevos genes implicados en estas patologías, y un novedoso estudio que acaba de revelar cuál es la principal fuente de variabilidad genética humana: no son los cambios de letra en el ADN, sino las duplicaciones de genes enteros.