Manuel López Puertas desde el Instituto de Astrofísica de Andalucía- CSIC

«Es increíble como hemos sido capaces de cambiar la composición de la atmósfera en tan corto espacio de tiempo». Este profesor de investigación, Especialista en Atmósferas Planetarias quiere saber porqué ocurren las cosas. Desde los tiempos difíciles del Instituto Francisco Javier de Burgos (Motril) al IAA- CSIC. Alumno de la 1ª promoción de Físicos de la UGR en 1973-1978. «Casi todos mis compañeros de entonces tienen hoy puestos de responsabilidad en Universidades y Centros de investigación». Tras la licenciatura, docente e investigador universitario, se doctora en 1982. Fue con una beca de la ESA (European Space Agency) a la Universidad de Oxford (RU). Nos habla de cambio climático, exoplanetas, Marte, el Sol… Del futuro de la ciencia, siempre colectivo, y sus profesionales. Hemos encontrado «una cantidad de agua en forma de cristales muy pequeños de hielo en la media atmósfera de Júpiter». Pero aquí mucho más, porque en esta entrevista hay que llegar al final.

Un somero paseo por sus 115 publicaciones, puede darnos respuestas sobre en qué ocupa mente y “lavoro”…  Me vas a decir a bote pronto qué te sugiere a enero de 2022 cuando hablamos de:

Cambio Climático…

Uno de los principales retos que tenemos como humanidad en este siglo. El problema es muy serio desde el punto de vista de la conservación del planeta tal como lo conocemos hoy, en cuanto a biodiversidad y desde el punto de vista económico. La mitigación de los efectos del cambio climático tiene profundos efectos sobre la economía. Una gran parte de la humanidad vive en zonas costeras, amenazadas por la subida del nivel del mar, la  biodiversidad sufrirá grandes cambios, con la desaparición de multitud de especies, se prevén grandes cambios en los ciclos hidrológicos (desertificación, pérdida de gran parte de los glaciares, quizás la desaparición de hielos permanentes en el Ártico), el aumento progresivo de fenómenos meteorológicos extremos (olas de calor, sequías, aumento en la cantidad e intensidad de ciclones tropicales, etc.).

 Y la cuestión es que los efectos no aparecen de un día para otro, sino de forma progresiva y con una “inercia” muy grande, hablamos de un desfase entre cuando emitimos el CO2 y cuando vemos los efectos después de varias décadas. Esto es, los principales efectos están aún por llegar. Incluso aunque emitiéramos cero-carbón a la atmósfera ahora mismo, la Tierra seguiría calentándose por muchos años, por el CO2 ya emitido. Esto, junto con la inmediatez típica de nuestros gobernantes, hace que el problema sea realmente serio. Ojo, no hablamos de desaparición de la humanidad (estilo pandemia) pero sí de cambios profundos en el planeta.

Exoplanetas…

Bueno, aquí veo dos aspectos muy interesantes. Por un lado, ese ansia natural del hombre por aumentar nuestro conocimiento e intentar encontrar “vida” (inteligente o no) fuera de nuestro entorno. Este es un motor potente que nos impulsa a investigar y conocer otros mundos; aunque, en mi opinión, estamos muy lejos de poder encontrar una Tierra gemela a la nuestra en nuestra galaxia.

Por otra parte, desde un punto de vista más “científico”, en el sentido de conocimiento del universo, los exo-planetas nos han abierto una nueva puerta del conocimiento. Hay que tener en cuenta que hace sólo unos 20 años el único sistema planetario que conocíamos es nuestro sistema solar. Ahora ya sabemos que, con casi 5000 planetas confirmados en nuestra Vía Láctea, conocemos más de 3000 sistemas planetarios. Y lo más impactante es la enorme diversidad. Tanto que nuestro sistema planetario no parece ni siquiera ser el más común. Nadie se había imaginado a un Júpiter “pegado” a la estrella tan cerca o más que Mercurio y hoy sabemos que existen muchos. De entre todos los planetas que conocemos, el tamaño de nuestra Tierra resulta ser la excepción. En definitiva, el campo de investigación que se nos ha abierto es enorme. Entender ahora cómo se forman, evolucionan y sobreviven los sistemas planetarios es un reto no previsto hace sólo 20 años. Los colegas lo comparan cuando en el pasado se empezaron a conocer los distintos tipos de estrellas y algunos hasta se atreven a decir (entre ellos el premio Nobel Didier Queloz) que estamos ante una nueva rama de la ciencia.

Halloween» solar proton event

Actividad solar y cómo el Sol, aunque pasa por una apacible etapa de su “vida”, es capaz de influir de forma significativa sobre la Tierra. Una enorme eyección de material del Sol, dirigida por casualidad en dirección a la Tierra, y que además de afectar a la supervivencia de nuestros satélites artificiales, distorsionar las comunicaciones por radio a escala planetaria y afectar a las redes de distribución eléctrica, produjo cambios importantes (aunque limitados en el tiempo, solo unos días, y en el espacio, solo las regiones polares) en la composición química de nuestra atmósfera. Que produjo un descenso de hasta el 30% en el ozono polar, con consecuencias importantes, aunque transitorias, sobre la capa de ozono en las regiones polares.

Espacio…

Gracias a las observaciones desde el espacio podemos tener una visión global de la Tierra (océanos, tierra, vegetación, hielos, etc.) y de su atmósfera (podemos medirla en su conjunto y entender el complejo sistema de la Tierra, donde interaccionan desde las superficies con las distintas capas atmosféricas).

Por otra parte, es fundamental para: las predicciones del tiempo (satélites meteorológicos), para las comunicaciones (por radio, canales TV, móviles, e internet como pretende Elon Musk), etc.

También me evoca “vacío”. Pero es curioso, porque esa “idea platónica” del espacio contrasta con la realidad, pues hoy en día estamos llenando nuestro entorno espacial de multitud de “basura” espacial. Este es un tema muy preocupante del futuro cercano, aún no regulado por normas internacionales, y que deberá hacerse muy pronto.

Por otra parte, también me viene a la mente el “turismo” espacial, del que, dicho sea de paso, no estoy de acuerdo.

Bueno, paro aquí, se podrían escribir muchas páginas y páginas sobre esto. Casi me resulta raro encontrar hoy día alguna actividad donde no esté implicado el “espacio”.

Marte…

Planeta rojo, inhóspito (árido, temperaturas extremas y bajas), posible nuevo salto de la humanidad. Muy interesante desde el punto de vista de la evolución de las atmósferas planetarias y del clima (incluso en la Tierra). ¿Dónde está el agua que se supone hubo en el momento de su formación? A título más personal, su atmósfera, aunque tenue, está formada casi en su totalidad por CO2, lo que nos permite tomarla como banco de prueba de nuestros modelos de no-equilibrio termodinámico local (demasiado técnico, pero imprescindible para obtener la temperatura y composición a partir de las medidas de los instrumentos en satélites). Por otra parte, la polémica suscitada recientemente sobre si hay o no metano en su atmósfera (ojo hablamos de cantidades ridículas, del orden de 1 molécula en mil millones) y si es de origen geológico o biológico. Las medidas de distintos instrumentos son contradictorias y, para mí, plantea cuestiones básicas de la ciencia actual y sobre la ética en la ciencia.

Investigación…

Absolutamente necesaria, eso de “sin ciencia no hay futuro” es completamente cierto. Intrínseca a la humanidad en su afán de entender de dónde venimos, a dónde vamos, si estamos solos, etc. ¡Además, vivo de ella! En serio, junto con la cultura es ese pequeño “Delta” que nos permite avanzar como humanidad. No nos dedicamos solo a sobrevivir y “pasar el tiempo”. Hay que “crear” algo nuevo, avanzar en nuestra comprensión de lo que nos rodea y del cosmos. Además, claro está, que nos permite conseguir nuevos avances tecnológicos.

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Tienes la atmósfera muy controlada…

¡Jajaja! ¡Ojalá! O mejor, no tengo tan claro si pudiera, si quisiera controlarla. Tal como lo veo hoy día, la atmósfera está afectada, por una parte, por fenómenos “naturales” (véase los eventos de protones solares descritos arriba), los volcanes, la radiación solar; y, por otra parte, por la humanidad. ¡Y ni siquiera esta segunda parte somos capaces de controlarla!

Es curioso que cuando empecé a investigar en mi Tesis (sobre las radiaciones del CO2 en la alta atmósfera) partía de una concentración de CO2 que yo entendía como fija, e inamovible el tiempo (a escala de siglos). ¡Y si hoy volviera a repetir los estudios tendría que hacerlo con otra concentración, mucho más elevada! Es increíble cómo hemos sido capaces de cambiar la composición de la atmósfera (CO2, NO2, CH4, CFC’s, O3, etc.) a escala global y en tan corto espacio de tiempo.

Todo esto te lo digo, y conectando con el punto de arriba sobre cambio climático, que, como humanidad, no somos capaces de ponerlos de acuerdo para dejar de emitir tantos gases de efecto invernadero a la atmósfera. Así que, de control, ¡nada de nada!

He visto el directorio del Instituto y vaya “Tribu”, esta gente no cabe en un cohete como el de la puerta del IAA…

¡No! ¡Ni en un autobús! ¡Necesitamos un Airbus 300! Hoy en día más de 200 personas, incluyendo investigadores per se, más personal de servicios, administración, etc. (¡que son imprescindibles!). Afortunadamente, el IAA ha crecido mucho desde sus inicios, hace más de 40 años, cuando inició su singladura en un edificio icónico, ¡en el Palacio de La Madraza!, y en el que una de las dos líneas iniciales de investigación era precisamente la atmósfera terrestre. Hoy en día cubrimos desde nuestra atmósfera hasta los confines del universo con el estudio de las galaxias que se formaron hace unos 13 mil millones de años (casi en los albores del universo), pasando por el Sol, los planetas, satélites y cuerpos menores de nuestro sistema solar, la Vía Láctea, con el amplio abanico de tipos de estrellas y  de sistemas planetarios ahora descubiertos, etc.

Me siento muy afortunado de tener un elenco de colegas, maestros en sus campos, de los que todos los días aprendo algo nuevo e insólito.

¿Dónde distes tus primeros pasos de estudio y trabajo…?

Estudiante de Bachiller en el primer año de creación del Instituto de Bachiller Francisco Javier de Burgos (Motril). Alumno de la 1ª promoción de Físicos de la UGR en 1973-1978. Empecé en la UGR en 1973, el famoso “año Juliano”, en honor del granadino ministro de Educación y Ciencia Julio Rodríguez, a quien se le ocurrió la “genial” ideal de que el curso académico coincidiera con el año natural!). Una gran promoción, cuando corríamos delante de “los grises” y nos reuníamos por las tardes para discutir sobre filosofía de la ciencia. Casi todos mis compañeros de entonces tienen hoy puestos de responsabilidad en Universidades y Centros de investigación. Anterior a mis estudios de 3º de Bachiller en el Instituto, tuve la suerte de contar con un paisano que se pagaba sus estudios en los “Frailes” en Motril, dándonos clases particulares para prepararnos para examinarnos “por libre” en el Padre Suárez. De día trabajando, de noche estudiando y en Julio a Granada al Padre Suárez. Tiempos difíciles y duros.

Tras la licenciatura, empecé a trabajar (como docente e investigador) en la Facultad de Físicas de la UGR donde me doctoré en 1982. Ahí ocurrió otro hito importante, me fui con una beca de la ESA (European Space Agency) a la Universidad de Oxford (RU). Esa estancia de un año, me permitió abrirme camino en la investigación puntera en observaciones de la atmósfera terrestre en el infrarrojo a nivel internacional. Gracias al apoyo del director del Dpto. de Física de esa Universidad, el Prof. Fred Taylor, el que acabaría siendo unos de mis mentores, pude despegar a nivel internacional en el campo de la investigación atmosférica usando instrumentos satelitales.

¿Cómo se llega a la “Astrofísica”?

Bueno, la respuesta está en gran parte en el apartado anterior. Yo diría que de forma muy azarosa y gracias a la concatenación del apoyo imprescindible de varios mentores a lo largo de mi vida profesional. Y no he mencionado uno crucial, en el inicio de mis estudios en el Instituto de Bachiller, donde su jefe de Estudios y mi madre fueron claves para que continuara mis estudios, viniendo de un mundo rural con muy cortas miras.

Por supuesto también con tesón y esfuerzo, aunque como he dicho, estas son condiciones necesarias, pero no suficientes. El encontrar personas claves en momentos clave es fundamental (¡y no he contado a todas las personas!).

Te cojo por “scholar.google y me da: “Manuel López-Puertas 10671 citaciones” y no son del juzgado…” ¿Esto que representa?

Pues una prolongada vida investigadora y una gran serie de colaboraciones. La ciencia hoy en día creo que ha dejado de ser individual para hacerse algo colectivo. En esto he notado un gran cambio en el panorama internacional a lo largo de mi vida profesional. También me ha tocado vivir una “edad de oro” de misiones espaciales a nivel internacional, lo que ha facilitado un gran avance en nuestro conocimiento de la atmósfera (de ahí tantas publicaciones). Por ponerte un ejemplo, empezamos con el lanzamiento del cohete de la entrada al IAA, con el que conseguimos unos 10 perfiles (medidas verticales de la atmósfera) medidos durante unos 6 min y espaciados un par de años. El Instrumento MIPAS de ESA, midió entre 2002 y 2012, casi 3 millones de perfiles de espectros, durante 10 años, cubriendo de polo a polo, desde 5 a 170 km de altura, con unos 30 espectros en cada perfil y unos 50000 puntos en cada espectro. El otro instrumento en el que estoy involucrado, SABER de NASA, lleva 20 años midiendo la atmósfera terrestre, también, de polo a polo y midiendo desde los 5 km a los 300 km. Ha acumulado, a una media de 10 perfiles por minuto, unos 100 millones de perfiles. Con tanto dato es normal haber avanzado tanto en nuestro conocimiento de la atmósfera terrestre.

115 artículos, ¿te atreves a destacar alguno en especial?

Bueno, no son 115, sino más de 200. Es difícil elegir entre tantos, pero voy a comentar unos pocos. El primero se refiere a lo que llamamos el enfriamiento de la alta atmósfera (~100 km) producido por el CO2, pero la clave es la importancia de las colisiones de éste con el oxígeno atómico. Encontramos, allá por 1990, (con medidas del satélite ATMOS), que la colisiones son más de 10 veces más rápidas que lo considerado hasta entonces. Lo bonito es que la importancia de este proceso fue predicha por el premio Nobel Paul Crutzen, que hizo su Tesis en Oxford, donde me formé.

Quizás el resultado más bonito haya sido el encontrar los denominados PAHs (hidrocarburos policíclicos aromáticos) en la alta atmósfera de Titán. Y la importancia de estos PAHs reside en que es muy probable que sean el origen de los tolines o aerosoles de Titán, estos aerosoles son los que le dan ese color anaranjado al satélite de Saturno. Llegar a ese resultado nos llevó varios años. Primero para desentrañar esa huella espectral en los espectros medidos, solapada con el CH4 (decenas de colegas lo tuvieron delante de sus ojos y no lo vieron). Luego explicarlo, tanto en su forma espectral como en su intensidad. Aprendí también una nueva forma de excitación por radiación solar (que conduce al no-equilibrio termodinámico local, en el que se suponía era experto, jajaja!). Y al fin, que la presencia de estos compuestos podía explicar el origen de los tolines.  Este resultado está entre los top-10 de los resultados de la misión Cassini de la NASA. Y tuve una historia larga de contar con el editor de la famosa revista Nature. No me lo quisieron publicar en la revista y si te cuento las razones, resulta penoso. Me decepcionó mucho la revista. Desde entonces ni intento enviar nada a publicar a esta revista.

Podría contarte otros resultados también muy bonitos, p. e., hemos hablado antes del “Halloween solar proton event”. Pues bien, con el instrumento MIPAS de ESA, conseguimos ver el efecto de este evento en la concentración de un gran número de moléculas en la estratosfera (donde está el pico del ozono) (óxidos del nitrógeno, NO, NO2, N2O, ClONO2, etc.) y sobre el O3! Y en ambos hemisferios! No se ha descrito nada igual hasta la fecha. Curioso también que estos efectos fueron predichos por Paul Crutzen (y Susan Solomon, otra de los “popes” atmosféricos).

Otro resultado del que me siento muy ufano es comprobar con los 20 años de medidas de SABER cómo el CO2 no solo aumenta aquí en la superficie, sino también a 100 km de altura, y sigue el mismo patrón de aumento que en superficie (fue portada de la revista GRL).

Por último, mencionar un resultado reciente sobre la atmósfera de Júpiter, en la que hemos encontrado una cantidad de agua en forma de cristales muy pequeños de hielo en la media atmósfera, en concentraciones mucho más elevadas de las predichas. A este resultado no se le ha prestado atención (a nivel internacional), pero es clave para entender el origen de la atmósfera de Júpiter, que se cree muy seca (por encima de la llamada tropopausa).  Ya ves, para que te hagan caso hay que estar machacando y relacionarse dentro de los círculos adecuados.

Algunos perfiles que pronto se van a necesitar y no lo sabemos…

Uff!, no sabría decirte. Es muy complicado. Tengo claro que el manejo de la programación y herramientas de manejo de datos va a ser crucial en el futuro. Es fundamental para “extraer” la información de tantísimas medidas. Posiblemente esto ocurre también en otros campos.

Otro aspecto que creo va ser crucial es la capacidad de asimilar la información y extraer resultados y conclusiones. Entrenamiento en ese aspecto lo veo esencial. Producimos mucha, demasiada información (yo diría mucho “ruido”) y eso crea problemas, primero por el gasto en procesarla, segundo por la dificultad en extraer el grano, lo importante. Se premia más la cantidad que la calidad. La proliferación de tantísimas revistas hoy en día es un mal camino.

Me estoy yendo por las ramas. Pensaré algo más …

Queremos el consejo de experto…

No entiendo bien la pregunta. ¿Quién la quiere? ¿En qué sentido, sobre o para qué?

Si me lo pregunta un estudiante, yo diría que se forme bien, muy bien, que conozca todos los fundamentos de aquello que estudia. Las máquinas ya se van a encargar de procesar toda la información y tenemos ahí “google” con toda la información en la punta de los dedos. Hay que conocer los fundamentos, clave para la interpretación.

Por otra parte, esfuerzo y tesón. Ah! y también fundamental es la vocación, a uno le tiene que gustar lo que hace y sentir pasión por ello.

¿Te ha dado tiempo a hacer todo lo que querías?

¡En absoluto! Todavía tengo algo de tiempo, pero hay un par de trabajos interesantes que no sé si me dará tiempo. P. e., cómo se contrae la alta atmósfera por el enfriamiento causado por el aumento del CO2 (Sí, no me he equivocado, la alta atmósfera se enfría al aumentar el CO2, lo contrario que ocurre en la superficie, el calentamiento global). Y esto tiene consecuencias sobre la navegación de los satélites y de toda la “basura” espacial. También me gustaría, con mi colega Rolando García, usando modelos globales 3D de la atmósfera, ver de qué forma cambia la estructura de la atmósfera media debido al aumento de los niveles de CO2 previstos actualmente; y entender los mecanismos del cambio.

¡Y ya no hablemos de los exoplanetas, con el telescopio espacial James Webb recién lanzado y del que se espera va a revolucionar nuestro conocimiento de las atmósferas exo-planetarias!

¿Te ves en Marte?

Ummm. No, ni loco. Y menos después de ver “Marte” de Matt Damon! Con ese paisaje tan inhóspito, árido, con temperaturas tan bajísimas (60 grados bajo cero) y extremas (de la noche al día pasas fácilmente de los 80 bajo cero a 20 sobre cero). Con la radiación ultravioleta achicharrándote la piel. Y ya no me digas si te pilla una tormenta de polvo a escala global y no ves el Sol en un mes. Como ves, no tengo espíritu aventurero! Prefiero nuestra Sierra Nevada y la Costa del Sol y con ellos ya tengo suficientes extremos!

Algún chivatazo curioso de por dónde irá la ciencia futura…

Chivatazo no, no tengo. Es más, hoy en día con los dichosos “embargos” a la información de algunas revistas, para que luego tengan un impacto mediático, muchos colegas trabajan en algo, y ni te lo cuentan, para que no se filtre la información. Otra de las cosas que detesto de la ciencia de hoy y de cómo “nos vendemos” a esas revistas que hacen negocio con nosotros. Así que, no, ¡no tengo y si lo tuviera no me dejarían contártelo!

Más en serio, se me ocurren varios campos, sin ser los únicos, aunque son de dominio público. Uno, la inteligencia artificial (IA). Esto está cambiando mucho incluso la forma de hacer ciencia. Hasta ahora, intentábamos entender los principios básicos, hacer el desarrollo matemático y aplicarlo a los problemas. Ahora no, se hace ciencia más “fenomenológica”. O sea, que se toman muchos datos, medidas, de un sistema y se analizan buscando determinados patrones y en base a estos se predice su comportamiento. Así, no sabes el porqué, los fundamentos de cómo funciona, pero puedes hacer predicciones magníficas y muy rápidamente. En algunos temas ya me está pasando esto y me choca, no estoy acostumbrado a atacar los problemas de esa forma. Desde luego parece más efectivo, aunque a mí no me satisface, yo quiero saber porqué ocurren las cosas. Seguramente iremos a una convergencia donde se use la IA por una serie de investigadores, pero detrás tiene que haber un equipo que conozca las reglas básicas y los fundamentos.

Hay otros campos que sólo voy a enumerar: la biología y la biotecnología (en todas sus ramas); el conocimiento de cómo funciona el cerebro; la nanotecnología, miniaturización, etc. La computación cuántica, la realidad virtual.

La materia oscura, de la que se estima el universo está formado en un 80%, que no “vemos”, solo se siente gravitacionalmente; o la energía oscura.

Otro aspecto son las ondas gravitacionales. Tradicionalmente estudiamos a los objetos por la luz que emiten, la radiación electromagnética, o sea la interacción de la materia con la luz. Las ondas gravitacionales son una nueva forma de interacción que no es la radiación. Es como un nuevo canal de información.

Lo de los exoplanetas ya lo dejo. Vamos a ir acostumbrándonos cada día más a ver noticias fascinantes como normales, hasta que descubramos otra Tierra. Creo que para eso nos faltan varias (muchas, diría yo) décadas.

Bueno, lo dejo aquí. Si has conseguido llegar hasta aquí, ¡enhorabuena! Como puedes apreciar,  a mí también me gusta escribir mucha “broza”.

https://scholar.google.com/citations?hl=es&tzom=-60&user=tKW2OnwAAAAJ

De Tecnòlegs de l’IES Bisbal – originally posted to Flickr as DSCN2281, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6427074

https://www.jpl.nasa.gov/images?query=exoplanets&page=1