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Área - Ciencias Reportajes

Atribuyen por primera vez una tormenta de granizo gigante a los efectos del cambio climático

Atribuyen por primera vez una tormenta de granizo gigante a los efectos del cambio climático

Las universidades Complutense de Madrid, de Valladolid y Pablo de Olavide estudian la tormenta producida el 30 de agosto de 2022 en Girona

La combinación de una ola de calor marina y el cambio climático antropogénico contribuyeron decisivamente a la tormenta de granizo gigante -de hasta 12 cm- del 30 de agosto de 2022 en la provincia de Girona, según una investigación en la que participan las universidades Complutense de Madrid (UCM), Valladolid (UVa) y Pablo de Olavide de Sevilla (UPO).

Mediante simulaciones numéricas, los investigadores establecen por primera vez una relación directa entre el cambio climático y este tipo de fenómenos.

En concreto, señalan que el desarrollo de una supercélula –inmensa y dañina tormenta en rotación- se vio favorecido por una cantidad sin precedentes de energía convectiva, el combustible que alimenta la formación de esas supercélulas en la atmósfera. Esto se tradujo en una mayor severidad de la tormenta, incentivando la formación de granizo gigante.

En el trabajo participaron los investigadores de la UVa María Luisa Martín, Carlos Calvo, Ana Montoro y Javier Díaz, del Departamento de Matemáticas Aplicadas y profesores en la Escuela de Ingeniería Informática en el campus María Zambrano de Segovia. «El estudio proporciona una mayor comprensión de los eventos de granizo extremo, y destaca la necesidad de tomar medidas para abordar el cambio climático y mitigar sus impactos, que pueden resultar devastadores en las comunidades más vulnerables”, destaca Mariano Sastre, investigador del Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica de la UCM

La tormenta, que afectó gravemente a la comarca del Baix Empordà, dejó a su paso importantes daños materiales en vehículos, tejados y campos de cultivo, numerosos heridos y la primera víctima mortal directa debida a granizo en Europa en los últimos 20 años.

Granizo caído el 30 de agosto de 2022 en Girona

Granizo caído el 30 de agosto de 2022 en Girona

Comparación de los efectos antes de la era industrial

Para llevar a cabo el estudio, publicado en Geophysical Research Letters, los investigadores realizaron dos tipos de simulaciones numéricas: la primera con las condiciones actuales y, en segundo lugar, otras que reproducían las condiciones del nivel preindustrial, el indicador de la temperatura global antes de la Revolución Industrial, considerada como el inicio de las emisiones sistemáticas y persistentes de gases de efecto invernadero de origen antropogénico. Este nivel se utiliza como referencia para cuantificar el impacto de dichas emisiones y los consecuentes efectos del calentamiento global.

Con las condiciones preindustriales, el modelo proporcionó tamaños de granizo muy inferiores a los realmente registrados.

Los resultados también arrojan luz sobre la importancia de la ola de calor marina -un evento en el que la temperatura de todo un mar o gran parte de un océano es mucho mayor de lo habitual- en la creación de un entorno convectivo propicio para la formación de granizo gigante.

Los siguientes pasos de la investigación apuntan a profundizar en las complejas interacciones entre los fenómenos meteorológicos extremos y el cambio climático antropogénico. Además, entre las metas de los investigadores está tratar de contribuir a diseñar un protocolo de avisos para que los servicios meteorológicos puedan alertar a la población a tiempo, en el caso de que se produjera en el futuro un nuevo evento similar.

Bibliografía

Martín, M. L., Calvo-Sancho, C., Taszarek, M., González-Alemán, J. J., Montoro-Mendoza, A., Díaz-Fernández, J., et al. (2024). Major role of marine heatwave and anthropogenic climate change on a Giant hail Event in Spain. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL107632. https://doi.org/10.1029/2023GL107632

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Una mayoría de universitarios usa portátiles en el aula: ¿qué supone para los docentes?

Gorodenkoff/Shutterstock

Mientras debatimos sobre si, cómo y cuánto usar dispositivos electrónicos en las clases de primaria y secundaria, en el ámbito universitario el uso de dispositivos digitales está integrado en el sistema desde hace más de dos décadas.

La puesta en marcha del Proceso Bolonia –con uno de sus pilares básicos centrados en la mejora educativa a través de nuevas metodologías docentes y de evaluación– ha promovido, durante los últimos 20 años, un notable desarrollo del uso de las TIC en todas las universidades. En Europa se ha generalizado el uso de plataformas de aprendizaje que permiten gestionar contenidos académicos, la comunicación y la evaluación (por ejemplo, MOODLE en España).

La mejora de la conectividad wifi en las aulas (EDUROAM es la red que se usa en las universidades españolas), junto al progresivo descenso de los precios y peso de los ordenadores personales, ha llevado a que el uso de estos dispositivos por parte de alumnos y alumnas en las aulas se haya generalizado. Se calcula que, en cursos superiores, más de un 80 % del alumnado hace uso de ellos de forma habitual.

Aunque con menos intensidad que en la educación preuniversitaria, también en la Universidad se da el debate sobre la influencia en el rendimiento académico del uso de ordenadores portátiles durante las clases presenciales.



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¿Cómo ayudar a los universitarios a encontrar trabajo en lo suyo?

Rendimiento académico y uso de TIC en el aula

La evaluación comparativa del rendimiento académico en los estudios universitarios es notablemente más compleja que en los preuniversitarios. La libertad de cátedra, “derecho que atañe a todo aquel que se encarga de enseñar, en tanto que le permite expresar ideas o convicciones libremente con relación a la materia objeto de enseñanza”, permite también al docente implementar metodologías y procesos de evaluación propios.

Así, en una asignatura basada en metodologías didácticas constructivistas y con evaluación continua, los resultados académicos de los alumnos pueden llegar a ser radicalmente distintos a los de la misma materia en grupos con docencia expositiva basada en lecciones magistrales y exámenes finales.

La implantación del Proceso Bolonia ha permitido unificar el sistema de educación superior en tres ciclos (Grado/Bachelor, Máster y Doctorado). Pero, a diferencia de la enseñanza preuniversitaria, con temarios y planes de estudio relativamente homogéneos, la heterogeneidad entre planes de estudios de una misma carrera (a nivel nacional y europeo) y la variabilidad interuniversitaria de temarios de una misma asignatura dificulta la comparación de resultados académicos entre centros.

En este sentido, los estudios que evalúan la incidencia de dispositivos electrónicos en las aulas arrojan conclusiones contradictorias. Los factores que más inciden en dichos resultados se relacionan fundamentalmente con las aptitudes del profesorado y el enfoque que éste da a la docencia.



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Cómo es un buen docente universitario

¿Y los estudiantes qué opinan?

Para evaluar la percepción del estudiantado sobre el uso de dispositivos electrónicos en el aula, desde 2020 venimos realizando en la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Agrarias de Palencia (Universidad de Valladolid) encuestas anónimas entre todos los estudiantes de grado. Preguntas de valoración sobre el uso de las TIC en clase (¿consideras positivo en el aprendizaje el uso de dispositivos electrónicos?, ¿distraen más que aportan?, ¿ayudan a afrontar escenarios de la vida real?, etc), se confrontan con cuestiones asociadas a la metodología docente (magistral, basada en proyectos, …), su evaluación, las aptitudes del profesorado, el curso, el número de asignaturas repetidas, etc.

Los resultados arrojan conclusiones muy interesantes. Entre otras cosas, destaca la alta valoración (cuatro sobre cinco) que los estudiantes de todos los cursos hacen del uso del PC en el aula. Se correlaciona muy fuertemente la alta valoración en esta respuesta con una elevada puntuación en la pregunta “la clave del éxito del aprendizaje con PCs en clase está en el enfoque que el docente da a la asignatura y en su forma de impartir la docencia”. Así, el 90 % de los estudiantes que valora con más de un cuatro el uso del PC en clase considera que la clave está en la actitud y conocimiento del profesorado.

Resalta también una más alta percepción positiva en cursos superiores y la consideración favorable del uso de TIC para asignaturas tecnológicas o aplicadas. Con independencia del curso y del rendimiento académico, se concluye que existe también la percepción de que los dispositivos electrónicos pueden conducir a una falta de atención y distracción, si bien los encuestados encuentran que esto está muy correlacionado con el grado de madurez del alumno.

Cabe resaltar también que el porcentaje de mujeres que cumplimentan anualmente la encuesta es significativamente superior al de estudiantes varones. Se puede inferir que el grado de implicación en acciones de mejora de la universidad de las estudiantes es superior al de sus compañeros y son más proclives a utilizar una parte de su tiempo en llevar a cabo acciones colaborativas en este sentido.

Adaptarse al uso de dispositivos

La encuesta continúa con la pregunta sobre las medidas a tomar por parte de la Universidad para mejorar el aprendizaje con dispositivos electrónicos en clase. Mayoritariamente vuelve a aparecer la necesidad de mejorar las aptitudes y capacidades docentes del profesorado y la necesidad de mejorar la conectividad wifi (EDUROAM) en las aulas.

En nuestro caso, la digitalización de las aulas implicó importantes medidas de adecuación de las aulas como fueron la renovación del antiguo mobiliario anclado al suelo, la adaptación eléctrica de las aulas instalando enchufes en todas las mesas, el refuerzo de la conectividad wifi (EDUROAM) y el cambio de iluminación. El proyecto de adecuación de los espacios se denominó “Del Aula de Informática al Aula Informatizada” con el que se afrontó el reto de pasar de unas pocas aulas de informática, mantenidas por el centro, a la digitalización completa de todas las aulas.

Nuestro estudio muestra que la adaptación didáctica a las realidades y demandas de la sociedad no debe centrarse únicamente en la pregunta “¿Ordenadores en clase sí o no?”. Más bien la cuestión fundamental –¡y un gran reto!– sería : ¿cómo innova y adapta el profesorado su docencia para lograr alcanzar un óptimo uso de la tecnología en el aula?

Concluye nuestro cuestionario con la pregunta: ¿Recomendarías continuar con el esfuerzo de mejorar el uso de dispositivos electrónicos individuales en las aulas? Una valoración final de 4,4 (sobre cinco) muestra claramente los pasos a seguir por la universidad en esta materia.

José A. Reque Kilchenmann no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.

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Las ‘esposas tradicionales’ toman internet: ¿quiénes son y qué defienden?

En ‘Mrs. America’, Cate Blanchett interpreta a la activista conservadora Phyllis Schlafly, líder de la lucha contra el movimiento por la igualdad de derechos en la década de 1970. IMDB

Es muy probable que si en alguna ocasión ha dado “me gusta” a algún post de Instagram o TikTok con recetas de cocina, decoración o manualidades el algoritmo le haya sugerido más contenido producido por las llamadas “esposas tradicionales” (tradwives).

Las esposas tradicionales son un movimiento con presencia mayoritaria en internet que aboga por un estilo de vida organizado en torno a una visión concreta de la familia, el hogar o la religión. Si bien es un fenómeno globalizado, surge en los países anglófonos (especialmente Reino Unido y Estados Unidos) y ha incrementado su presencia en línea a partir de la pandemia de 2020 y el movimiento #MeToo.

La corriente de las esposas tradicionales se sustenta sobre dos pilares básicos: su vinculación con el entorno doméstico y su rechazo a los principios de algunas corrientes del feminismo actual.

Estos se articulan a su vez en torno a una idea compartida de lo que significa el término “tradicional”. Sin embargo, el uso de un adjetivo como “tradicional” para definir al movimiento conlleva un alto grado de abstracción. En el diccionario, declara referirse a valores y costumbres que han existido durante un largo tiempo sin haber cambiado, o contrasta los métodos antiguos con los más modernos.

Pero ¿a qué valores y costumbres nos referimos? ¿Cómo acotamos el largo periodo de tiempo? ¿En qué momento establecemos el contraste entre antiguo y moderno? Estas preguntas muestran que el significado de un término no es único y universal, sino que es variable y viene determinado por factores contextuales, entre ellos quiénes o cuándo lo emplean.

Una ‘lengua’ común

El uso de un vocabulario compartido –tanto en la forma como en el significado– es uno de los rasgos que caracteriza la creación de comunidades en el entorno digital.

Estas “comunidades de práctica” comparten patrones de comunicación. Y, además, su uso refleja valores y creencias. En este caso, la esposa tradicional prototípica es una mujer blanca de clase media-alta y de religión cristiana. Su concepto de feminidad está vinculado a una apariencia física cuidada al detalle y a atributos personales como la dulzura, la compasión y el continuo deseo de satisfacer las necesidades y deseos de su familia.

El uso del término en esta comunidad define un concepto muy concreto: autodefinirse como “tradicional” presupone el anclaje al entorno doméstico. Esto se ve en la caracterización de la mujer como creadora del hogar (homemaker) o madre que se queda en casa (stay at home mum, o SAHM).

También se percibe en el énfasis que se hace de la mujer a partir de su matrimonio con un hombre, presente en el término wife (esposa). Vemos, pues, que las esposas tradicionales defienden su derecho a renunciar a un trabajo fuera de casa y a buscar su realización personal dentro de la esfera doméstica a través de su dedicación absoluta al marido e hijos. En algunas facciones del movimiento se señala, además, la necesidad de sumisión –en términos como submissive wife– y se justifica esta creencia a través de referencias a la Biblia como fuente de autoridad moral.

En muchas ocasiones el significado de “tradicional” se enmarca también en un retorno nostálgico a la década de 1950, un momento de prosperidad económica en EE. UU. marcado por un gran conservadurismo y en el que la familia ocupaba un lugar nuclear.

Oposición al feminismo

La teoría de la identidad social explica que los movimientos sociales se construyen a a través de la autocaracterización y el uso de códigos lingüísticos compartidos. Sin embargo, no sólo esto es importante. Con frecuencia, la identidad se construye a través de la comparación u oposición a otros grupos.

Las tradwives se comparan fundamentalmente con el feminismo actual. Su oposición se ve claramente en el uso de metáforas de guerra para presentarse, como el “ejército vestido con delantal” (#ApronCladArmy). Las esposas tradicionales se muestran explícitamente a favor del patriarcado y en contra del feminismo. A éste lo consideran un “cáncer” del que hay que curar a la sociedad y lo contraponen a su concepto de feminidad mediante declaraciones como “femenina no feminista” (feminine not feminist), #RipFeminism o “alimenta el patriarcado” (feed the patriarchy).

El movimiento tradwife, o algunas de sus facciones, también se ha asociado con la llamada alt-right, un movimiento blanco y nacionalista asociado a la extrema derecha. Algunos estudios consideran también la influencia de las esposas tradicionales en las redes sociales como medio de reclutamiento de simpatizantes para su causa.

La comunicación en redes

Varios de los términos que hemos ido mencionando en este texto se encuentran en las etiquetas incluidas en las publicaciones en redes sociales de mujeres que se definen como tradwives o que promueven ese estilo de vida.

La cuestión no es baladí, ya que dichas etiquetas tienen varias funciones discursivas: a través de ellas los usuarios enmarcan sus publicaciones en una comunidad, creando así relaciones con otros usuarios, a la vez que presentan en su discurso su visión del mundo. Como hemos señalado antes, esta visión no sólo refleja las experiencias vitales de los usuarios en la conceptualización del término “tradicional”. Además, facilita la transmisión de valores y visiones subjetivas, fundamentalmente a través de la oposición con otros.

Esta doble función representativa e interpersonal se observa también en las imágenes que acompañan los posts en redes sociales. Las fotografías o ilustraciones de los años 1950 señalan el significado de “tradicional” en ese contexto: mujer anclada en el momento histórico añorado, centrada en el espacio doméstico, con una estética definida por el uso de vestidos y pelo largo –generalmente de raza blanca– y definida por su relación con otras personas (marido o hijos).

En una sociedad eminentemente visual, es innegable el atractivo estético que ofrecen las esposas tradicionales. Muestran sus casas impolutas –casi irreales–, realizan recetas de cocina tan deliciosas como perfectas, ejecutan sofisticadas manualidades y protagonizan idílicas escenas familiares en donde los hijos y el marido interpretan los papeles centrales. Como hemos mencionado antes, es frecuente que los textos que acompañan esas imágenes contengan citas bíblicas como referentes, especialmente los que se refieren al núcleo familiar o al amor entre los esposos.

Instagram es una de las redes sociales en las que se encuentra el movimiento. La simbología que utilizan en ella ayuda a transmitir de manera efectiva su concepto del término “tradicional”.

En la era de la polarización, las esposas tradicionales emergen con fuerza representando a un prototipo de mujer radicalmente opuesto al que defienden ciertas corrientes de un feminismo combativo y militante. Pero que no nos confunda el uso del adjetivo “tradicional”.

Si bien quienes pertenecen a esta comunidad se alinean en torno a una comprensión similar del término, las tradwives florecen en el ecosistema digital. Son mujeres de su tiempo y buena prueba de ello es su uso magistral de las redes sociales como herramienta para diseminar su ideología y expandir su esfera de influencia.

Laura Filardo Llamas coordina el Grupo de Investigación Reconocido en Estilística Cognitiva (UVA) y es miembro del Grupo de Acción ICON del Campus Íberus.

Carmen Aguilera Carnerero es miembro de FRAN.

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¿Veremos más o menos orugas procesionarias debido al cambio climático?

Orugas de procesionaria descendiendo por la corteza de un pino. Gabriel Sangüesa, Author provided

La escena de una fila de orugas descendiendo por un tronco es un claro ejemplo de situación en la que aplicar la famosa frase “se mira, pero no se toca”. Pero si dejamos de lado la incomodidad que causan los pelos urticantes de las orugas de procesionaria, podemos explorar un ciclo de vida fascinante. ¡Estos animales son capaces incluso de renacer!

Un factor determinante para la supervivencia de esta especie es la temperatura, por eso el cambio climático está produciendo variaciones en su presencia durante diferentes épocas del año.

Una vida de continuos cambios

El ciclo de vida de la procesionaria comienza durante el verano, cuando la polilla adulta hembra deposita hasta 300 huevos en acículas de pinos o cedros. Se trata de un proceso que dura hasta 48 horas. Los huevos pasarán allí poco más de un mes (de 30 a 40 días) hasta que aparezcan las primeras orugas.


Polilla adulta de procesionaria en período de puesta de huevos.
José Miguel Olano

Estas orugas vivirán en grupo desde el otoño hasta el final del invierno o comienzos de la primavera. Durante ese tiempo, atravesarán cinco fases de desarrollo. Para muchos pasarán desapercibidas hasta que en los meses más fríos comiencen a formar unos bolsones blancos en las copas de los árboles.

Se trata de nidos para resguardarse de depredadores. También para protegerse de las bajas temperaturas, porque su desarrollo y supervivencia están muy limitados por las condiciones climáticas. La procesionaria desarrolla gran parte de su ciclo vital en el período más frío del año y se alimenta por la noche.


Pinos con nidos de procesionarias.
Gabriel Sangüesa

En las últimas fases de su ciclo vital las orugas desarrollan diminutos pelos urticantes, que miden menos de 1 milímetro. Son su mecanismo de defensa. Al final del invierno o inicio de la primavera bajan de los árboles para enterrarse en el suelo. Entonces forman esas llamativas hileras o procesiones, de ahí su nombre común.

En el suelo, las pupas transforman su estructura y fisiología mediante el proceso biológico de la metamorfosis. Este proceso dará lugar a nuevas polillas adultas que comenzarán de nuevo el ciclo el siguiente verano.

Pero esto no siempre sucede. Al llegar el verano, algunos individuos no despiertan y siguen enterrados, un proceso que puede durar varios años. Este mecanismo, común en otras especies, permite a la procesionaria reducir el riesgo que supondría que toda la población sucumbiese a un año muy malo.

Los efectos del cambio climático

No es fácil comprender cómo las especies con ciclos de vida complejos responderán al cambio climático. Los inviernos templados están permitiendo a la procesionaria desplazarse hacia el norte o ascender en altitud en algunos macizos montañosos. Sin embargo, aún quedan aspectos por conocer en relación a cómo afectará el cambio climático al resto de su ciclo de vida.

El cambio climático conlleva un aumento de las temperaturas medias. También va asociado a un incremento de su variabilidad y de los fenómenos extremos como sequías y olas de calor. En un trabajo reciente hemos comprobado que las olas de calor en verano afectan negativamente a las poblaciones de procesionaria.

El proceso biológico se conocía experimentalmente. Las temperaturas elevadas reducen las tasas de eclosión de los huevos y las primeras fases de desarrollo larvario. Nosotros lo hemos analizado con cientos de datos de abundancia de procesionaria en una área extensa de la península ibérica.

El impacto negativo de las olas de calor es de magnitud similar al efecto positivo del aumento de las temperaturas invernales. Este trabajo se ha podido desarrollar gracias a los datos aportados por redes de seguimiento de Andalucía, Castilla-La Mancha y Navarra.

Parece una paradoja. Temperaturas más elevadas permiten la expansión de la procesionaria en invierno, pero si son extremas, le afectarán negativamente en verano. Esto reduce el número de individuos en el siguiente otoño.



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La procesionaria del pino es un síntoma, no un problema

Necesitamos saber más

Parece que estamos viviendo un cambio en la distribución de la procesionaria. No obstante, hay que contextualizar el momento actual con el pasado. Se requiere una información amplia y de calidad. La inversión de los servicios forestales en seguimiento de enfermedades y plagas de insectos proporciona bases de datos sólidas en España.

La ciencia es colaborativa y se vale del esfuerzo de décadas de seguimiento por parte de los agentes forestales. Sin embargo, debemos ir más atrás en el tiempo. En el proyecto PROWARM queremos ampliar el marco temporal y espacial para saber qué ha pasado y qué está pasando.

Rastrear las defoliaciones de procesionaria es posible mediante datos adquiridos por sensores montados en satélites, aviones o drones. Nos ayudan a detectar dónde y cuándo se ha producido una defoliación.

Además, existen sensores que proporcionan información en tres dimensiones y nos permiten determinar cambios en las copas de los árboles. Se trata de crear réplicas digitales de los bosques para favorecer un seguimiento en tiempo cuasi real.


Imagen RGB capturada mediante dron en la que se observan las defoliaciones de procesionaria y algunos bolsones.
Francisco Rodríguez-Puerta y Darío Domingo

Los anillos de crecimiento de los árboles también proporcionan información sobre cuándo y con qué intensidad han sido afectados por la procesionaria. Cuando la procesionaria se alimenta de las acículas de los pinos o cedros, estos generan anillos de crecimiento muy estrechos.

La necesidad de regenerar su copa tras la defoliación hace que el árbol dedique sus nutrientes a producir nuevas acículas. Por contra, su crecimiento en grosor se reduce. Identificar esas señales en el crecimiento de los árboles, que sabemos que pueden vivir cientos de años, nos aportará una visión muy completa de la evolución de este animal a lo largo del tiempo.


Fotografía de anillos de crecimiento en pino realizada con CaptuRING®. El crecimiento reducido en el año 1905 se debe a la defoliación por procesionaria.
Héctor Hernández-Alonso

La fascinación que generan las hileras de procesionaria nos han llevado a algunos expertos a investigar sobre su vida y su comportamiento. Comprender su biología y ecología es fundamental para aprender a convivir con ella. Al fin y al cabo, la procesionaria es una especie endémica de los bosques mediterráneos.

Dario Domingo recibe fondos de European Union-Next Generation EU Margarita Salas (MS-240621).

Gabriel Sangüesa Barreda recibe fondos del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Agencia Estatal de Investigación (PID2020-118444GA-I00 y CNS2022-135319 con fondos Unión Europea NextGenerationEU/PRTR).

Cristina Gómez Almaraz y José Miguel Olano no reciben salarios, ni ejercen labores de consultoría, ni poseen acciones, ni reciben financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y han declarado carecer de vínculos relevantes más allá del puesto académico citado.

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O problema dos três corpos: uma solução matemática além da série da Netflix

Ilustração do sistema HD110067, com seis planetas: série não é a primeira obra de ficção que se disfarça de ciência sem de fato falar sobre ciência, e se alguém espera encontrar uma resposta para o problema dos n-corpos nela, é melhor ficar longe Thibaut Roger/NCCR PlanetS, CC BY-SA

O problema dos n-corpos foi apresentado pela primeira vez na competição de aniversário patrocinada pelo Rei Oscar II da Suécia para comemorar seus 60 anos, em 1889. Um problema que, um século e meio depois, ainda não foi resolvido. E que ninguém espere que a série da Netflix que o integra à ficção resolva.

Antes da Netflix


The Three-Body Problem, de Catherine Shaw, pseudônimo da pesquisadora de teoria dos números Lila Schneps

Em 2004, um romance policial intitulado A Incógnita Newton foi publicado na Espanha. Seu título original era The Three Body Problem e seu enredo gira em torno da morte misteriosa de três matemáticos que trabalhavam na solução do famoso problema dos n-corpos. Esse romance, escrito por Catherine Shaw, é muito interessante do ponto de vista da popularização da matemática.

Dois anos depois desse primeiro romance, a primeira parte de uma trilogia de ficção científica do escritor chinês Liu Cixin foi publicada com o mesmo título, The Three-Body Problem. E foi seu trabalho que deu origem à série da Netflix que promete se tornar um dos fenômenos de mídia mais relevantes da temporada. Por trás dela estão os produtores do também famoso Game of Thrones, David Benioff e Daniel Brett Weiss.

Ficção sim, ciência nem tanto

O título da série e do romance faz alusão ao comportamento de Trisolaris, um planeta enigmático que orbita em um sistema com três estrelas, criando um caos gravitacional que resulta em ciclos de extremos climáticos imprevisíveis. O planeta Trisolaris (“com três sóis”) passa alternadamente por estágios de vida estáveis, semelhantes aos da Terra, e por estações caóticas e infernais, em que em poucos segundos a temperatura pode se alterar em centenas de graus, tornando-se um inferno.

Na ficção, há um jogo de realidade virtual chamado Three Bodies (“Três Corpos”) que simula o comportamento de três corpos com campos gravitacionais erráticos, o que está acontecendo no sistema trissolariano. Explicar como eles se comportam poderia resolver seus problemas climáticos. Mas os matemáticos, na vida real, não conseguem encontrar uma solução para o problema, e a proposta um tanto despretensiosa da série é que um nerd de videogame tem mais sorte.

Não é a primeira obra de ficção que se disfarça de ciência sem de fato falar sobre ciência. Se alguém espera encontrar uma resposta para o problema dos n-corpos, é melhor ficar longe.

Agora, vamos aos detalhes matemáticos.

O problema do sistema trissolariano

O problema consiste em determinar o movimento de três corpos sob gravidade mútua. O movimento dos três pode ser caótico ou regular e pode terminar em uma desintegração do sistema. A busca por possíveis soluções motivou a análise e o estudo de uma parte muito importante da matemática, sistemas dinâmicos (a Teoria do Caos é um exemplo, dentro dos casos de dinâmica não linear), que atualmente levanta uma infinidade de questões em aberto no processo de pesquisa.

O primeiro a estudá-las foi Newton. Graças às suas leis, dados dois corpos de qualquer massa, sujeitos à atração gravitacional mútua e partindo de determinadas posições e velocidades, podemos determinar, a qualquer instante, suas posições e velocidades. Se o Sistema Solar fosse composto pelo Sol e um único planeta, o planeta seguiria uma órbita elíptica e poderíamos determinar exatamente onde ele estaria a qualquer momento. Mas quando o sistema é composto por mais de dois corpos, a solução das equações de movimento se torna realmente complicada.

Três corpos e os asteroides troianos

Para três corpos, os matemáticos descobriram um pequeno número de casos especiais em que as órbitas das três massas são periódicas.

Em 1765, Leonhard Euler conseguiu descrever matematicamente um modelo no qual três massas começam em uma linha e giram para permanecer alinhadas. Entretanto, esse conjunto de órbitas é instável e não pode ser encontrado em nenhum lugar do Sistema Solar.

Em 1772, Joseph-Louis Lagrange identificou uma órbita periódica na qual três massas se encontram nos vértices de um triângulo equilátero. Nesse caso, cada massa se move em uma elipse de modo que o triângulo formado pelas três sempre permanece equilátero. Os chamados asteroides troianos de Júpiter se movem de acordo com esse esquema. Eles formam um triângulo com Júpiter e o Sol. Até 2021, já foram descobertos 9,8 mil asteroides troianos de Júpiter.

Posteriormente, Henri Poincaré e outros mostraram que é impossível obter uma solução geral, expressa como uma fórmula explícita, para o problema de três corpos. Ou seja, se forem dados três corpos em uma configuração aleatória, não é possível prever com precisão a trajetória que eles seguirão.

A órbita da figura oito


A órbita em forma de oito para o problema de três corpos. Animação de Michael Nauenberg, Professor Emérito de Física da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.

Em 1993, Christopher Moore descobriu, por meio de cálculos de computador, que três massas iguais podem se perseguir mutuamente em torno da mesma curva em forma de oito no plano. E, em 2000, os matemáticos Richard Montgomery (University of California at Santa Cruz) e Alain Chenciner (Université Paris VII-Denis Diderot) redescobriram a órbita em forma de oito descrita por Moore e encontraram uma solução exata para as equações de movimento de três corpos que interagem gravitacionalmente.

Carlès Simò (Universidade de Barcelona) demonstrou, por meio de simulações em computador, que a órbita em forma de oito é estável, que persiste mesmo quando as três massas não são exatamente iguais e que pode sobreviver a uma pequena perturbação sem sofrer sérios distúrbios.

Sistemas planetários extrassolares

A possibilidade de que esse sistema de três corpos exista em algum lugar do Universo é muito pequena. Entretanto, a descoberta de sistemas planetários extrassolares incomuns abre novos cenários de espaço-tempo nos quais esses movimentos poderiam ocorrer.

A existência da órbita em forma de oito de três corpos levou os matemáticos a procurar órbitas semelhantes envolvendo mais massas.

Simò encontrou centenas de soluções exatas para o caso de n massas iguais atravessando uma curva plana fixa, embora elas não sejam estáveis. As órbitas tridimensionais também foram modeladas. Essas estruturas e suas trajetórias periódicas foram chamadas de “coreografias”.

Assim, se a ficção for permitida, o sistema trissolariano poderia ser composto de planetas que descrevem uma órbita em forma de “oitos”, mas isso é algo que a série da Netflix não nos dirá.

Alfonso Jesús Población Sáez não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.