Nuevas Tecnologías para el Estudio de la Estructura y Dinámica del Suelo

Cuando uno lee diariamente noticias sobre medio ambiente y observa los avances tecnológicos, con vistas a analizar los suelos marcianos o los fondos oceánicos, no para de llevarse frustraciones. No parece ni lógico, ni razonable ni eficiente, realizar grandes inversiones en estos temas y abandonar por completo otros relacionados con la investigación de los recursos edáficos. La producción de los cultivos, la salud pública y del medio ambiente, la dinámica de los ecosistemas terrestres (e incluso los marinos), entre otros muchos asuntos, dependen, en buena medida, de que podamos analizar los suelos con instrumentaciones mucho más avanzadas que las que generalmente se encuentran a nuestra disposición. No se trata de despreciar la búsqueda de la vida marciana y menos aun de la oceánica, pero lo que no cabe en una mente racional es soslayar lo más cercano, aun a costa de nuestros prioridades como especie. Sin embargo, hoy por hoy, la edafología aun está a la espera de una revolución tecnológica de gran calado. Y los saberes están ahí. A menudo, tan solo bastaría en partir de lo ya existente y adaptarlo al estudio de los suelos.  Este es el caso de la tomografía de Rayos X, diversas técnicas satelitales, etc. etc. Uno de los principales problemas, aunque no el único, deviene de estudiar grandes muestras inalteradas. Las fotos de abajo, extraídas de una noticia ofrecida por El períodico.com, el 22 de noviembre de 2008, nos ilustra la situación.

 

 

 

El períodico.com, 22 de noviembre de 1008. Foto de Joan Puig.

 

La estructura y dinámica del suelo no deben seguir siendo analizadas haciendo uso de pequeñas muestras, y menos aun en columnas de laboratorio y artilugios similares. Se requieren muestras representativas de mucho mayor tamaño y lo menos perturbadas, tanto como sea posible. En la foto de “El Periódico” se observa el simple transplante de un árbol de un lugar a otro en Cataluña. Soslayando, el que al pobre desafortunado le han cortado los pies excesivamente (me refiero a las raíces), aspecto que con un poco más de esfuerzo podía haberse mejorado, existen instrumentos de laboratorio, que pueden visualizar y analizar la estructura y dinámica del sustrato sin alterarlo. Se comenzó a utilizarlos en medicina, aunque luego se aplicaron a otros ámbitos del medio ambiente y las geociencias. ¿Porqué a penas a ocurrido lo mismo para al análisis del medio edáfico?  Por la sencilla razón que los mandamases de la política científica consideran que tal gasto es espurio. Realmente lo único espurio son sus neuronas. Tras la anecdótica noticia del Almez, que solo ha sido elegida por razones ilustrativas, os presento otra de una sofisticadísima instrumentación que la NASA pretende enviar próximamente a Marte, al objeto de estudiar las posibles moléculas orgánicas de los suelos marcianos que ofrezcan “presuntos” indicios de haber sostenido vida en tiempos pretéritos. Veamos un ejemplo ilustrativo, aunque podía echar mano de tropecientos más.

 

 

 

El períodico.com, 22 de noviembre de 1008. Foto de Joan Puig.

 

La importancia de la los microorganismos del suelo en la dinámica de nutrientes y los ciclos biogeoquímicos no puede ser puesta en duda por nadie. Ahora bien, recoger una muestra del suelo, tamizarla para posteriormente utilizar un método de extracción y observar los microorganismos que crecen en una placa petri, no tiene ya mucho sentido. Sabemos que una buena parte de las especies no crecerán en los medios de cultivo, por lo que perdemos gran parte de información relevante a lo largo del mencionado proceso. Existen procedimientos, reitero, que permiten estudiar la biomasa, distribución espacial y crecimiento de las comunidades bacterianas en su hábitat edáfico natural que ofrecen un enorme potencial con vistas a analizar tal ecosistema debidamente. Algún trabajo se ha iniciado al respecto, pero queda en manos de unos pocos privilegiados, siendo aun sus resultados muy provisionales. Ya os expusimos en un post también el mapa de los diferentes compuestos orgánicos que alberga un agregado del suelo a escala “nano”.

 

¿Y que decir del análisis de la dinámica de contaminantes o del flujo de agua en un medio poroso heterogéneo tan complejo como el suelo?. ¿No es importante para la especie humana y sus sociedades?. ¿No?. En la iniciativa norteamericana de “La Zona Crítica Terrestre” algo comienza a realizarse en tal sentido, pero aun es escaso y a penas ha perneado en el resto del mundo.

 

 

 

Foto extraída de la Vanguardia: Fuente enlazada en la Noticia

 

Seguiremos hablando sobre estos temas, aunque tengo que reconocer que me frustra sobre manera. Como edafólogo siento indignación e impotencia. Lo que sí os pido es un poco de condescendencia con este tipo de post, por cuanto disto mucho de ser un experto en tales materias. Ni tas siquiera he visto los “aparatitos”.

 

Juan José Ibáñez

 

  

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Trasplante de un almez en Trinitat Vella

 

Fuente: La Vanguardia.es 23 de Noviembre de 2008

Un almez de cuatro metros de perímetro y al que se le calculan entre 70y90años fue el protagonista ayer de una espectacular operación de trasplante, para ser llevado desde un solar municipal ubicado entre la carretera de Ribes y la avenida Meridiana, en el barrio de Trinitat Vella, a su nuevo emplazamiento, junto a la pérgola de la plaza Josep Andreu i Abelló, en Sant Andreu. El árbol es un ejemplar de Celtis australis, que en catalán se denomina lledoner.Para llevar a cabo el trabajo fue necesario hacer una excavación en treinta metros cuadrados hasta una profundidad de metro y medio, lo que representaba mover sesenta toneladas de peso, entre entre árbol y tierra, y se hizo mediante una técnica denominada tree platform.En Barcelona, en los últimos años, se han movido de sitio 3.000 árboles. Actualmente, el almez es la segunda especie más presente en la ciudad, con cerca de 19.000 ejemplares. El trasplante se hizo por causa de unas obras que se van a efectuar en el solar. ...

 

 

Scientist's Breakthrough Given Ticket to Mars

ScienceDaily (Jan. 6, 2010) — The quest to discover whether Mars ever hosted an environment friendly to microscopic forms of life has just gotten a shot in the arm.

 

"Mars was a lot different 3-1/2 billion years ago. It was more like Earth with liquid water," said Jennifer Eigenbrode, a scientist at the NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md. "Maybe life existed back then. Maybe it has persisted, which is possible given the fact that we've found life in every extreme environment here on Earth. If life existed on Mars, maybe it adapted very much like life adapted here."

 

An experiment proposed by Eigenbrode has been added to the Sample Analysis at Mars (SAM) instrument on a mobile NASA laboratory that will land on Mars in 2012. Goddard scientists developed SAM. The newly added experiment will enhance SAM's ability to analyze large carbon molecules if the mission is fortunate enough to find any.

 

The mission, NASA's Mars Science Laboratory, will be checking whether a carefully chosen area of Mars has ever had an environment favorable for the development of life and preservation of evidence about life. The mission's car-sized rover will analyze dozens of samples scooped from soil and drilled from rocks.

 

None of the rover's 10 instruments is designed to identify past or present life, but SAM has a key role of checking for carbon-containing compounds that potentially can be ingredients or markers of life. Most environments on Mars may not have enabled preservation of these compounds, which are called organic molecules, but if any did, that could be evidence of conditions favorable for life.

 

Eigenbrode secured the flight opportunity for her experiment after successfully proving in a series of tests earlier this year that the combination of heat and a specific chemical would significantly enhance SAM's ability to analyze large carbon molecules.

 

In particular, Eigenbrode's experiment will provide far more details about the evolution of large organic molecules that are made up of smaller molecules such as carbohydrates, lipids, proteins, and nucleic acids -- should SAM find them. "Our experiment preserves information on how these molecules formed," she said. "What we'll get are key observations that tell us about organic carbon sources and processing on Mars -- shedding light on the planet's carbon cycle."

 

Complex Instrument

SAM is considered one of the most complicated instruments ever to land on the surface of another planet. Equipped with a gas chromatograph, a quadruple mass spectrometer, and a tunable laser spectrometer, SAM will carry out the initial search for organic compounds when the Mars Science Laboratory lands in 2012. To identify organic compounds, however, the instrument will have to prepare soil and rock samples before it can obtain measurements.

As planned, the rover's robotic arm will scoop up the soil and drill rock samples and a separate mechanism will deliver the samples to SAM's sample-manipulation system, a carousel-like device that contains two concentric rings holding 74 tiny tubes. Once the tubes are filled with the fine-grained samples, the carousel will rotate and insert the tube inside a pyrolysis oven. As the oven heats, the hermetically sealed sample will begin to break down, releasing gases that SAM's instrument will then analyze for potential biomarkers.

 

There is a catch, however. Although SAM will be effective at identifying organic compounds, heat breaks carbon bonds, resulting in fragmentation and the loss of molecular information. What was needed, Eigenbrode believed, were other ways to prep the samples to prevent fragmentation and obtain more details.

 

In her quest to find these techniques, Eigenbrode investigated methods that would give a robotic laboratory operating millions of miles from home the same flexibility and capability of an Earth-based organic geochemistry laboratory. "Sample preparation is the forgotten science in Mars exploration," Eigenbrode said. "An instrument is only as good as the sample, and there is no single method for identifying all molecular components."

 

In 2009, she tested rocks similar to those found on the red plant, prepping the sample with a small amount of tetramethylammonium hydroxide in methanol (TMAH), a chemical mixture used in laboratories for studying organic compounds. She then heated the sample to determine whether the TMAH not only preserved the sample's molecular structure, but also could survive the higher levels of radiation found on Mars. The testing proved successful.

 

No Technology Hurdles

The tests also proved that the addition of her experiment on SAM posed no technical challenges. Ten of the 74 carousel cups already were reserved for a "wet chemistry" experiment effective for analyzing free amino acids, the building blocks of proteins.

 

Seeing the benefit of adding Eigenbrode's sample-preparation method to the overall SAM mission, Principal Investigator Paul Mahaffy and scientists Daniel Glavin and Jason Dworkin agreed to donate two of the 10 cups for her experiment. Just a few weeks ago, the SAM team added and sealed the TMAH chemical inside the two cups.

 

"With the addition of Jennifer's chemical toolkit, the range of organic molecules that SAM can detect has been expanded with no hardware modifications. It provides a promising path to contribute to our understanding of the biological potential on MARS," Mahaffy said.

 

"When I began working on my concept in early 2009, I thought it might be suitable for a future Mars mission, perhaps in 2016," Eigenbrode said. "I never thought that it would fly so soon on SAM. I believe we have really enhanced the capabilities of SAM should it find organic material. What I really want now is to find macromolecules on Mars."

Story Source: Adapted from materials provided by NASA/Goddard Space Flight Center.

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