En busca del polvo c¨®smico

Suele decirse que estamos hechos de polvo de estrellas. Es una afirmaci¨®n muy po¨¦tica, pero tambi¨¦n bastante ajustada a la realidad. Si en el Universo primigenio se formaron los ¨¢tomos m¨¢s ligeros, como el hidr¨®geno y el helio; fue en el horno termonuclear del interior de las estrellas, o en las explosiones de las supernovas, donde se crearon otros ¨¢tomos m¨¢s pesados que forman parte de nuestro mundo: el carbono, el ox¨ªgeno, el nitr¨®geno, el hierro, etc. As¨ª que las partes constituyentes de nuestro cuerpo y nuestro planeta provienen de las estrellas, como si fu¨¦ramos alien¨ªgenas y terr¨ªcolas al mismo tiempo.

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Aunque el cielo parezca inmutable, como le parec¨ªa a Arist¨®teles, lo cierto es que las estrellas nacen y mueren, como los humanos, y algunas de ellas, en sus fases terminales, adoptan la forma de gigantes rojas. En las cercan¨ªas de estas estrellas los ¨¢tomos creados en el interior comienzan a formar nuevas mol¨¦culas. A simular estos procesos se dedica la m¨¢quina Stardust, en un laboratorio del Instituto de Ciencias de los Materiales de Madrid (ICMM) dependiente de Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas (CSIC).

¡°Queremos entender c¨®mo se van ensamblando los ¨¢tomos para crear la gran diversidad de mol¨¦culas que forman nuestro mundo¡±, explica el f¨ªsico (y escritor de ciencia ficci¨®n) Jos¨¦ ?ngel Mart¨ªn Gago. Para ello han dise?ado y construido una imponente m¨¢quina que viene a simular en una habitaci¨®n lo que ocurre en un enorme espacio de dos a cinco veces el radio de la estrella (el radio t¨ªpico de una gigante roja es de unos 100 millones de kil¨®metros). Dentro de este aparato lleno de cables, piezas, tuercas, tubos y botones, que ronronea monocorde y que no tiene ning¨²n sentido para el profano, se recrean las condiciones de presi¨®n y temperatura que se dan en aquellos confines c¨®smicos.

¡°Todo lo que pasa en esa zona del espacio, lo recreamos aqu¨ª dentro, siguiendo la informaci¨®n que nos dan los astr¨®nomos¡±, explica Mart¨ªn Gago, que ha ideado el proyecto junto con el astr¨®nomo Jos¨¦ Cernicharo y la astrof¨ªsica Christine Joblin, dentro del proyecto Nanocosmos. ¡°Esta m¨¢quina es como el sol muriendo¡±, a?ade, porque el sol acabar¨¢, precisamente, hinch¨¢ndose en una gigante roja. El proyecto consigui¨® financiaci¨®n de una las convocatorias m¨¢s importantes de la Uni¨®n Europea llamada ERC-Synergy.

Ahora, con la Covid-19, estamos trabajando en generar nanopart¨ªculas para recubrir mascarillas y objetos y as¨ª desactivar a los virus por contacto

Jos¨¦ ?ngel Mart¨ªn Gago, f¨ªsico

Uno de los retos m¨¢s importantes en un artilugio como este es conseguir las condiciones de ultra alto vac¨ªo (UHV) que se dan en el espacio interplanetario: en un cent¨ªmetro c¨²bico solo hay unos mil ¨¢tomos. Mucha nada y poco algo. Dec¨ªan tambi¨¦n los aristot¨¦licos que ¡°la naturaleza aborrece el vac¨ªo¡±, de modo que aqu¨ª tienen que utilizar complejos sistemas de bombeo y trampas qu¨ªmicas (que atrapan a las mol¨¦culas) para conseguir vaciar la m¨¢quina Stardust en la medida necesaria. Algunas zonas del aparato est¨¢n recubiertas de fragmentos de vulgar papel de aluminio, como el que se utiliza para envolver bocatas de calamares, que ayudan a calentar la m¨¢quina a m¨¢s de 100 grados para que se evaporen las p¨¢tinas de l¨ªquido que puede haber en el interior. El aluminio le da a la m¨¢quina un aspecto a¨²n m¨¢s marciano.

Luego insertan diferentes sustancias gaseosas, a diferentes condiciones de velocidad y temperatura, y al final observan c¨®mo comienzan a interaccionar y a formar mol¨¦culas. Voil¨¤: es el buscado polvo de estrellas. En el proceso, la temperatura puede llegar a los 15 grados Kelvin, es decir, unos 258 grados cent¨ªgrados bajo cero. Se forman hielos y son irradiados con diferentes tipos de radiaci¨®n, como ocurre en el Cosmos, a ver qu¨¦ qu¨ªmica se produce. Han encontrado que se forman sobre todo pol¨ªmeros, es decir, estructuras lineales en torno a ¨¢tomos de carbono. La idea es que, a partir de este experimento, algunos astr¨®nomos se pongan a buscar ah¨ª fuera las especies qu¨ªmicas que se cocinan aqu¨ª dentro.

Algunas de las nanopart¨ªculas que se obtienen en esta m¨¢quina, adem¨¢s, pueden ser ¨²tiles para combatir ciertos virus y bacterias. ¡°Ahora, con la Covid-19, estamos trabajando en generar nanopart¨ªculas para recubrir mascarillas y objetos y as¨ª desactivar a los virus por contacto¡±, expone el f¨ªsico. Basta con cambiar los materiales que se utilizan como partida, si son m¨¢s ligeros (carbono, hidr¨®geno, silicio, para obtener polvo c¨®smico) o m¨¢s pesados (para la nanotecnolog¨ªa).

El proyecto consigui¨® financiaci¨®n de una las convocatorias m¨¢s importantes de la Uni¨®n Europea llamada ERC-Synergy

En el laboratorio hay otras m¨¢quinas ronroneantes que manejan otros investigadores. Son diferentes tipos de microscopios electr¨®nicos de efecto t¨²nel, tan potentes que pueden llegar a ver ¨¢tomos y mol¨¦culas individuales. ¡°Aqu¨ª estudiamos la piel de los materiales, c¨®mo se relacionan los materiales con el mundo a trav¨¦s de sus ¨²ltimas capas¡±, dice Mart¨ªn Gago. Tambi¨¦n estudian la formaci¨®n de nuevos materiales, como el grafeno, una l¨¢mina bidimensional de grafito muy apreciada por sus extraordinarias propiedades de dureza, flexibilidad o conductividad t¨¦rmica y el¨¦ctrica. En las pantallas de los ordenadores (no se mira por oculares como en los microscopios ¨®pticos) aparecen amontonados los ¨¢tomos de superficies de oro como si fueran huevos en una huevera.

Eso que se ve ah¨ª, esas bolas doradas, son los constituyentes m¨¢s b¨¢sicos de la materia (por encima de las part¨ªculas subat¨®micas). Con ciertas t¨¦cnicas avanzadas incluso se ha llegado a mover ¨¢tomos individuales, como si Dios existiese y jugase a Lego. Para entender el universo a gran escala muchas veces hay que mirar en lo m¨¢s peque?o. Y como dijo el f¨ªsico Richard Feynman, ¡°hay mucho espacio ah¨ª al fondo¡±.