La bomba nuclear cre¨® el primer cuasicristal de origen humano

Al amanecer del 16 de julio de 1945, la Tierra entraba en la era at¨®mica con la detonaci¨®n de Trinity, la primera bomba nuclear. De forma m¨¢s discreta los humanos tambi¨¦n iniciaron entonces una nueva fase en la historia de la geolog¨ªa aunque han tenido que esperar 76 a?os para confirmarlo: aquel d¨ªa surgi¨® el primer cuasicristal antropog¨¦nico. En estado natural, este tipo de material extremadamente raro solo se ha visto en meteoritos.

La ciencia sosten¨ªa hasta finales del siglo pasado que, dejando a un lado el vidrio (que no es un cristal) y las sustancias amorfas, toda la materia s¨®lida conocida ten¨ªa una estructura cristalina. En los cristales, las mol¨¦culas y ¨¢tomos se organizan siguiendo 230 patrones que se repiten de forma peri¨®dica, ni uno m¨¢s y ni uno menos. Pero en 1982, el cient¨ªfico israel¨ª Dan Shechtman descubri¨® algo que deber¨ªa ser imposible. Mientras investigaba con aleaciones met¨¢licas para su uso aeroespacial, cre¨® sin pretenderlo un material que es tan organizado y estable como un cristal, pero su estructura interna, la forma en que sus ¨¢tomos rellenan el espacio, sigue patrones no peri¨®dicos, como las teselas de los mosaicos de Penrose o la sucesi¨®n num¨¦rica de Fibonacci. Era el primer cuasicristal que se conoc¨ªa. A Shechtman le cost¨® m¨¢s de dos d¨¦cadas convencer a sus colegas. Al final, tuvieron que rehacer la teor¨ªa fundamental de la cristalograf¨ªa y, en 2011, acabaron d¨¢ndole el premio Nobel de qu¨ªmica por descubrir los cuasicristales.

Pero los cuasicristales no los invent¨® Shechtman, existen desde hace mucho, quiz¨¢ desde siempre. El mismo a?o que el israel¨ª recib¨ªa el Nobel, su colega italiano Luca Bindi encontr¨® en un meteorito ca¨ªdo en Siberia hace 15.000 a?os un material cuya simetr¨ªa era la del icosaedro (el poliedro de 20 lados). Tras su reconocimiento oficial, se llama icosaedrita. Era el primer cuasicristal hallado en la naturaleza. Unos a?os m¨¢s tarde, el propio Bindi descubri¨® otra estructura cuasicristalina en el mismo meteorito. Se llama decagonita, porque sus ¨¢tomos ocupan el espacio mostrando una simetr¨ªa decagonal. Y ahora el cient¨ªfico transalpino lo ha vuelto a hacer. Esta vez descubriendo el primero creado por los humanos.

¡°Las condiciones bajo las que los dos cuasicristales se formaron, probablemente en las colisiones entre asteroides en el espacio en los inicios del sistema solar, son comparables a aquellas producidas durante las explosiones at¨®micas¡±, dice Bindi. Por eso decidi¨® estudiar el material que se form¨® durante la prueba Trinity. Aquel d¨ªa de julio de 1945, la bomba cre¨® un cr¨¢ter de 1,4 metros de profundidad y 80 metros de ancho. La temperatura alcanzada super¨® los 1.500? y la presi¨®n oscil¨® entre los 5 y los 8 gigapascales. Tales extremos vaporizaron la capa superficial de arena, fundi¨¦ndola. Ah¨ª naci¨® la trinitita, un material formado fundamentalmente por cuarzo y feldespato de color verde p¨¢lido. Algo similar sucedi¨® en Hiroshima, donde buena parte de la ciudad acab¨® convirti¨¦ndose en arena de playa.

Pero en el desierto de Alamogordo (Nuevo M¨¦xico EEUU), donde explosion¨® la primera bomba, hay otra trinitita m¨¢s escasa que es de color rojo. El tono se lo presta el cobre presente. ?De d¨®nde obtuvo el metal? Con la arena, se fundieron y mezclaron tambi¨¦n los cables de comunicaciones (hechos de cobre) y la torre met¨¢lica desde la que cay¨® la bomba. La primera trinitita es un vidrio, es decir amorfa. La segunda, la roja, es en la que Bindi acaba de identificar un cuasicristal, en una investigaci¨®n publicada en PNAS. Este material, a¨²n por nombrar tiene simetr¨ªas de base 2 y 3, como los cristales, pero tambi¨¦n pentagonales, lo que lo descarta como tal.

La cristal¨®grafa de la facultad de ciencias de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) Victoria L¨®pez-Acevedo recuerda que ¡°es imposible que haya una distribuci¨®n pentagonal que tambi¨¦n sea peri¨®dica¡±. De ah¨ª la relevancia del trabajo de Bindi, los cuasicristales son extremadamente raros y hay m¨¢s de laboratorio que naturales identificados. ¡°Eso se debe a las condiciones de estabilidad extremas. Los diamantes necesitan altas temperaturas y elevada presi¨®n y con los cuasicristales tienen ser mucho mayores¡±, detalla. De origen natural, adem¨¢s de los del meteorito, se ha teorizado que alguna de las fulguritas, los materiales s¨®lidos generados tras la ca¨ªda de un rayo, pudiera tener una estructura cuasicristalina.

Los cuasicristales son ¡®cuasi¡¯ porque la disposici¨®n tridimensional de sus ¨¢tomos no es peri¨®dica como en el caso de los cristales

Carlos M. Pina, colega de L¨®pez-Acevedo en el departamento de cristalograf¨ªa y mineralog¨ªa de la UCM, dice que ¡°no es descartable que el impacto del meteorito de Chicxulub [el que acab¨® con los dinosaurios] generara alg¨²n cuasicristal. De hecho, opina que ¡°los cr¨¢teres de impacto son buenos lugares para buscar cuasicristales¡±. Pero tambi¨¦n destaca que, siendo la icosaedrita y la decagonita de origen extraterrestre, ¡°todav¨ªa no se ha encontrado ning¨²n mineral cuasicristalino terrestre¡±. Podr¨ªa ser el de la trinitita roja, pero ha sido creado por una bomba at¨®mica de los humanos.

En cuanto a las implicaciones del hallazgo de Bindi, m¨¢s all¨¢ la b¨²squeda de nuevos materiales que, como los cuasicristales prometen tener muchas aplicaciones, Pina subraya que este trabajo refuerza lo que sabe la ciencia sobre ¡°una nueva forma de organizaci¨®n de la materia¡±.

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