viernes, 16 de febrero de 2024

CIENCIA, y...

 
CIENCIA, y...

La gran colección de textos, más de trescientos, de divulgación científica.
Licencia Creative Commons.







CIENCIA, y además lo entiendo!!!
Libro de divulgación que intenta ser un pequeño homenaje al famoso "Cien preguntas básicas sobre la ciencia de Isaac Asimov".

CIENCIA, y yo quiero ser científico!!!
Libro de divulgación que te animará y ayudará a decidir qué científico quieres ser.

CIENCIA, y un gran paso para la humanidad!!!
El libro de divulgación con el que descubrirás, de primera mano, la aportación española a la Conquista de la Luna. 
También otros "grandes pasos..." científicos, unos que han sido y otros que serán.

CIENCIA, y el "Cosmos" del siglo XXI
El libro de divulgación homenaje al 40 aniversario de COSMOS, el libro que recoge la semilla de la divulgación plantada por Carl Sagan. 
El "COSMOS" desde la visión del siglo XXI.

CIENCIA, y el "azar relativo"
El libro homenaje a Einstein y Bohr en el centenario de sus Nobel. 
Disfruta de un paseo por la Física que vino con, y tras, ellos de la mano de un magnífico plantel de científicas.


Descubre todos los autores participantes y accede a sus textos de esta colección.
"(1), (2), ..." Libro completo en el que se incluye el texto.
Todos de lectura online y descarga pdf el texto individual salvo:
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"&" Solo incluido en su libro y lectura online.

Adeva Andany, Bernardo (3)          García-Bellido Capdevila, Juan (1) &        Montoya Romo, Encarnación (2)
Aguilar Sánchez, Juan Antonio (1) &        García-Bellido Capdevila, Juan (1) &     Moreno Díaz, Óscar (2)
Agúndez Chico, Marcelino (2)          García-Bellido Capdevila, Juan (2)          Moreno Díaz, Óscar (4)
Agúndez Chico, Marcelino (4)          Garrido Garrido, Quintín (2)          Moreno Garrido, Ignacio (2)
Ahumada, Andrea Verónica (2)          Gato Rivera, Beatriz (4)          Moreno-Arribas, María Victoria (2)
Ahumada, Andrea Verónica (4)          Gato Rivera, Beatriz (5)          Naranjo Pérez, Pedro (2)
Alcalde Cuesta, Fernando (2)          Gil Ponce, José Vicente (2)          Naranjo Pérez, Pedro (4)
Alegría Ezquerra, Pedro (1) &        Gil-Merino y Rubio, Rodrigo (4)          Negueruela Díez, Ignacio (1) &
Allen, Christine (1) &        Goicoechea Santamaría, Luis Julian (1) &        Ogayar Serrano, Alfonso (2)
Alonso Serrano, Ana (5)          Goicoechea Santamaría, Luis Julian (2)          Ogayar Serrano, Alfonso (3)
Alsina Catalá, Claudi (3)          Goicoechea Santamaría, Luis Julian (4)          Ogayar Serrano, Alfonso (4)
Álvarez Vázquez, Enrique (3)          Gomberoff, Andrés (4)          Olcina Cantos, Jorge (3)
Aparici, Alberto (1) &        Gómez de Castro, Ana Inés (1) &        Olcina Cantos, Jorge (4)
Arciniega Durán, Gustavo Alfredo (2)          Gómez Puertas, Paulino (2)          Oliver Herrero, Ramón Julio (2)
Arciniega Durán, Gustavo Alfredo (4)          Gómez Tato, Antonio (3)          Oñorbe Bernis, José (1) &
Armendáriz Sanz, Andrés (2)          González Arranz, César (1) &        Ortiz Fernández, María de la Cruz (2)
Arredondo, Vanessa (1) &      González Fairén, Alberto (1) &        Ortiz, Gerardo (1) &
Ballabrera Poy, Joaquim (1) &        González Núñez, José Ignacio (2)          Ortuño Guerrero, Fernando (4)
Ballabrera Poy, Joaquim (1) &        González Redondo, Francisco A. (3)          Parthasarathy, Raghuveer (1) &
Ballabrera Poy, Joaquim (1) &        Granda Fernández, Elena (2)          Pastor Blas, M. Mercedes (2)
Barceló Serón, Carlos (4)          Grandela Durán, José Manuel (3)          Peiró, Miguel (1) &
Bascones, Leni (5)          Guerrero Ortega, Antonio (1) &        Pellón González, Inés(4)
Bautista Solans, Teresa (5)          Güijosa Hidalgo, Alberto (4)          Pellón González, Inés(5)
Bayés García, Laura (1) &        Guinea López, Francisco (4)          Pereda Gómez, Pedro (1) &
Beamud Amorós, Elisabet (2)          Guitiérrez Soriano, Belén (2)          Pereda Gómez, Pedro (2)
Belmonte Avilés, Juan Antonio (4)          Gutiérrez Cánovas, Cayetano (2)          Pérez de la Parte, Mercedes (2)
Beltrán Porter, José Pío (2)          Gutiérrez Muñoz, Julio (1) # C36        Pérez García, María Ángeles (5)
Blanco Fernández, Julio (2)          Gutiérrez Muñoz, Julio (1) &        Perez Miguel, Marta (2)
Blesa Esteban, Alba (2)          Gutiérrez Muñoz, Julio (1) &        Pérez Pascual, M. Asunción (2)
Caballero Calero, Olga (1) &      Gutiérrez Muñoz, Julio (1) # C70      Pérez Romero, Judit (5)
Caballero de Frutos, Isabel (1) &        Hernández Döring, Xavier (1) &        Pina Martínez, Carlos Manuel (1) &
Caballero Hernández, José Antonio (1) &        Hernández Vozmediano, María A. (1) &      Pina Martínez, Carlos Manuel (1) &
Cabrero Gómez, Juan F. (4)          Hernández, Eduardo (2)          Pinto Cañón, Gabriel (2)
Calbet Fabregat, Albert (2)          Herradón García, Bernardo (1) &        Pinto Cañón, Gabriel (3)
Calderón Tazón, Alicia (5)          Herradón García, Bernardo (4)          Pla-García, Jorge (1) &
Calvet Pallas, Teresa (1) &        Huertas Peña, Antonio (4)          Pla-García, Jorge (4)
Camblor Fernández, Miguel Ángel (2)          Huertas Sánchez, Gloria (2)          Pons, Marisa (5)
Capel Cuevas, Ángela (2)          Huttel, Yves (1) &        Prieto Gálvez, Laura (2)
Casas González, Alberto (1) &        Jaime, Luisa G. (4)          Pulido de Torres, Concepción (2)
Castillo de la Peña, Yaiza M. (1) # C77      Jiménez Macías, Emilio (2)          Quilis Sancho, Javier (2)
Castillo de la Peña, Yaiza M. (1) # C78      Jiménez Martínez, Elena (2)          Quintero Gámez, Alberto (1) &
Castiñeira García, Marisa (2)          Jiménez Martínez, Elena (4)          Rábano Gutiérrez, Alberto (4)
Cavero Peláez, Inés (5)          Joven Álvarez, Enrique (4)          Ramírez Rodríguez, Joaquín M. (4)
Chovanova, Veronika (5)          Jurado Sánchez, Sandra (2)          Redrejo Rodríguez, Modesto (2)
Conejero Muriel, Mayte (1) # C76      Jurado Sánchez, Silvia (2)          Rincón Hidalgo, Margarita María (2)
Conejero Muriel, Mayte (2)          Lallena Rojo, Antonio M. (2)          Rivilla Rodríguez, Víctor Manuel (2)
Cordero Carrión, Isabel (5)          Lázaro Lázaro, Ester (2)          Robas García, Cristina (2)
Crespo-Anadón, José I. (2)          Lázaro Lázaro, Ester (3)      Rodríguez Jorge, Luis Felipe (1) # C19
Crespo-Anadón, José I. (4)          Lázaro Lázaro, Ester (4)          Román Zúñiga, Carlos (2)
Cuesta Mariscal, José Antonio (2)          Lazkoz Sáez, Ruth (5)          Rubio Delgado, José Luis (1) &
Cuevas Diarte, Miquel Ángel (1) &      León Ortega, Mario (2)          Rubio Delgado, José Luis (1) &
de Carlos Segovia, Juan A. (2)          Llop Roig, Jordi (2)          Rubio Martín, Carolina (3)
de Carlos Segovia, Juan A. (3)          Llorens Montolio, José Manuel (1) # C65      Ruiz del Árbol Moro, María (2)
de Cea del Pozo, Elsa (4)          Llorens Montolio, José Manuel (1) # C66      Ruiz-Lapuente, Pilar (5)
de León Rodríguez, Manuel (4)          Lomberg, Jon (4)          Sáenz-Díez Muro, Juan Carlos (2)
del Castillo Alarcos, M. Ángela (5)      López de Mántaras Badía, Ramón (3)      Salvador Junco, Ana Isabel (2)
del Olmo Pintado, Margarita (2)      López Manzanares, Esperanza (5)      Sánchez Moreno, José Ramón (2)
del Río Luna, Isabel (5)          López Martínez, María del Pilar (2)          Sánchez Pérez, Patricia (2)
Delgado Iglesias, David (4)          López Tarifa, Pablo (1) # C58      Sánchez Pérez, Patricia (4)
Denia Navarro, Elena (1) &      López Tarifa, Pablo (1) # C64      Sánchez Ron, José Manuel (1) &
Dobado González, Antonio (4)          López Tarifa, Pablo (2)          Sánchez Ron, José Manuel (2)
Domínguez Carrasco, Lourdes (5)      López-Acevedo, Victoria (2)      Sánchez Sánchez-Pastor, Pilar (2)
Dorda Laforet, Ricardo (1) &          López-Alegría, Michael (3)        Sánchez Sánchez-Pastor, Pilar (4)
Dorda Laforet, Ricardo (1) &          López-Alonso Conty, Emma (2)      Sánchez Sánchez-Pastor, Tomás (4)
Dueñas Porto, Marta (2)          López-Alonso Conty, Emma (3)        Sánchez Sanz, Mario (1) &
Dueñas Porto, Marta (3)          Lozano Tellechea, Ernesto (4)          Sánchez Sanz, Mario (2)
Duffard, René (1) &          Luque Serrano, Bartolo (1) &        Sánchez-Cano, Beatriz (2)
Dulsat Mas, Júlia (2)        Macho Stadler, Marta (1) # C6        Sánchez-Cano, Beatriz (3)
Durán Escribano, Ignacio (1) &        Macías Virgós, Enrique (1) &        Sánchez-Cano, Beatriz (4)
Dutra de Carvalho, Vanessa S. (2)        Macías Virgós, Enrique (2)        Sanmartín Bastida, Isabel (2)
Edelstein, José (1) &          Macías Virgós, Enrique (4)          Santander Navarro, Mariano (3)
Enríquez Rascón, J. Emilio (4)          Manrubia Cuevas, Susanna (2)          Sanz, Ángel S. (1) &
Escobar Rivera, Esther (2)          Marcano Imaz, Xabier (2)          Sanz, Ángel S. (1) &
Escudero Liébana, Carlos (2)          Marcano Imaz, Xabier (3)          Serena Domingo, Pedro A. (2)
Español González, Luis (3)          Marcos Arenal, Pablo (1) &        Suárez Cabrera, Cristian (3)
Espinós Armero, Carmen (2)          Marcos Arenal, Pablo (1) &        Tejera Puente, Emilio (4)
Estengre Pérez, Judith (4)          Martín Benito, Mercedes (5)      Terán Garcinuño, Francisco José (1) &
Fernández Barbón, José Luis (1) &        Martín Esteban, María Paz (2)          Toledo Marante, Francisco Javier (2)
Fernández Barbón, José Luis (4)          Martín Lozano, Víctor (1) &        Tomás Gutiérrez, Gustavo (2)
Fernández Bedoya, Cristina (2)          Martín Sánchez, Manuela (3)          Tórtola Baixauli, Mariam (5)
Fernández Cruz, Ricardo David (1) &        Martínez Cámara, Eduardo (2)          Tricio Gómez, Verónica (2)
Fernández Jambrina, Leonardo (3)          Martínez Frías, Jesús (4)          Turpin Avilés, Alejandro (2)
Fernández Jambrina, Leonardo (4)          Martínez García, Vicent J. (4)          Ulla Miguel, Ana (2)
Fernández Luque, José Enrique (2)          Martínez Maza, Rodrigo (2)          Uranga Urteaga, Ángel M. (1) &
Fernández Sanjuán, Miguel Ángel (2)          Martínez Pons, José Antonio (2)          Uranga Urteaga, Ángel M. (1) &
Fernández-Combarro Álvarez, Elías (3)        Martínez Pons, José Antonio (2)          Uranga Urteaga, Ángel M. (2)
Fernández-Combarro Álvarez, Elías (4)    Martínez Saavedra, José Ramón (1) &     Urech Ribera, Jose Manuel (4)
Ferrater Gómez, Marta (2)          Martínez Saavedra, José Ramón (1) # C63      Valenzuela Requena, Belén (1) &
Fortnow, Lance (1) &            Martínez Saavedra, José Ramón (2)      Valenzuela Requena, Belén (1) &
Galadí Enríquez, David (4)          Martínez-Ripoll, Martín (2)          Valenzuela Requena, Belén (2)
Galán Albiñana, Amparo (2)          Martínez-Ripoll, Martín (3)          Van Vranken, David L. (1) &
García de Lucas, Ángel (2)          Marziani, Paola (1) &        Vázquez Cendón, M. Elena (2)
García García, Claudia (2)          Marziani, Paola (1) &          Velilla Prieto, Luis (1) &
García García, Claudia (3)          Marziani, Paola (1) # C60        Velilla Prieto, Luis (4)
García Ladona, Emilio (1) &      Marziani, Paola (2)       Villapol Salgado, Sonia (3)
García Ladona, Emilio (1) &        Mas Hesse, José Miguel (4)          Viñas Peña, María (2)
García Ladona, Emilio (1) &        Mas Solé, Javier (4)          Viosca Ros, José (1) &
García Martín, Diego (3)          Mayor Menéndez, Federico (2)          Viosca Ros, José (2)
García Martín, Diego (4)          Mayor Zaragoza, Federico (2)          Witasse, Olivier (3)
García Martín, José Miguel (1) &       Mediavilla Trabada, Ángela (2)          Zapata Ruiz, Felipe (1) &
García Martín, José Miguel (2)         Miedes Vicente, Eva (2)          Zuazua Iriondo, Enrique (1) &
García Martín, José Miguel (3)          Monteiro, Martín (4)          Zuazua Iriondo, Enrique (1) &
García Monera, María (5)          Montesinos Comino, Benjamín (2)          Zuazua Iriondo, Enrique (2)
                                               Montesinos Comino, Benjamín (4)          Zumalacárregui Pérez, Miguel (1) &




miércoles, 4 de octubre de 2023

¿Por qué se envejece? - Alberto Quintero Gámez

¿Por qué se envejece? ¿Es el resultado de la aplicación de “la flecha del tiempo”?
(Por Alberto Quintero Gámez)



(Noviembre 2016)


Antiguos filósofos afirmaron que la cesación de un fenómeno es producto de su surgimiento; todo lo que alguna vez nace está condenado a permanecer y morir. Dado que el conocimiento en el ser humano es adquirido de una forma dualista (porque es como se le presenta el universo), solo a través del surgimiento se puede definir la cesación y solo a través de la cesación se puede definir el surgimiento. Por lo tanto la degeneración que presenciamos en nuestra propia vida al pasar los años no solo nos pertenece a los seres vivos, en realidad aplica de forma natural a todos los fenómenos que nos rodean, los edificios cambian y desaparecen, al igual que las ciudades, montañas, océanos, planetas, galaxias y todo el universo en un constante movimiento sin descanso.

Al margen del profundo carácter filosófico que puede tener el plantearse preguntas sobre el declive inherente en todos los fenómenos que nos rodean, partiendo de esa intriga generada por los filósofos como sus predecesores, la ciencia en la actualidad dominada por una corriente de pensamiento más materialista, ha intentado estudiar qué ocurre físicamente en los organismos que consideramos seres vivos que produce su desaparición. Los organismos vivos son maquinarias muy complejas al compararlas con las desarrolladas por los seres humanos, tienen componentes muy variados y funciones muy complejas que dependen de una gran cantidad de interacciones.

Nuestros coches son maquinas bastante simples en comparación con nuestros organismos, al fallar alguna de sus partes o tener un daño grave en su estructura el coche dejara de funcionar y se podrá desmontar para usar de nuevo los materiales que le conformaron, de forma similar nuestro organismo cuando se encuentra con el daño de algún componente o sufre daños generalizados se detiene y el material que lo conforma es transformado con el paso del tiempo por el entorno. Pero a diferencia del coche que se detiene cuando se presenta un fallo, los seres vivos parecen tener un límite a su propia vida aunque ningún problema se presentase, las células parecen estar programadas para transcurrido un tiempo especifico detener su funcionamiento. ¿Podría esto tener algún sentido cuando el deseo de todas las especies es seguir existiendo? ¿Qué propósito puede tener el envejecimiento? ¿Puede ser beneficioso?

Es evidente que una de las características de los seres vivos es su diversidad, existe una variedad enorme de pequeños organismos e incluso en la actualidad hay siete mil millones de humanos todos con características muy diferentes los unos de los otros. Esta diversidad se genera debido a que en el proceso de división celular ocurre de forma constante. Pequeños cambios en el código que define lo que será ese organismo, son cambios aleatorios que en ocasiones pueden ser útiles para la existencia del organismo y en otras ocasiones no tanto, generando de esta forma variedad. El intercambio de información genética entre organismos diferentes puede acelerar el ritmo con el que se produce esta diversidad.

Los nuevos organismos con ligeras diferencias respecto a sus progenitores podrían tener mejores características para relacionarse con su entorno superando obstáculos mientras que otros no tanto, y es evidente que sería muy útil para el progreso de todo el conjunto que los que no tuviesen tanto éxito pudiesen retirarse de la escena de forma de hacer más espacio para los nuevos organismos mejorados, obviamente los menos aptos desaparecerían al igual que el coche por algún desperfecto de una de sus partes o un daño generalizado pero sería mucho más eficiente acelerar el proceso.

Por lo tanto aquellas especies con periodos de vida más cortos tendrían más diversidad y por lo tanto mayor oportunidad de conseguir cambios que les fuesen útiles. Una evidencia clara de lo enunciado anteriormente son las moscas que tienen periodos de vida tan cortos como una semana y existen cerca de 150.000 especies, mientras que en las hormigas que viven entre 1 mes y 3 años existen cerca de 15.000 especies, finalmente dentro del grupo de animales más longevos como la medusa “Turritopsis nutricula” que es famosa por revertir el proceso de envejecimiento una vez alcanzada la madurez sexual y rejuvenecer de forma que vive prácticamente hasta ser devorada por un depredador, pertenece a la clase Hydrozoa dentro de la cual hay unas 3.000 especies.

Investigaciones actuales han comenzado a entender como este complejo proceso de envejecimiento inducido en los organismos es posible. Se han identificado secciones en los extremos de los cromosomas denominadas telómeros que tienen la función de preservar la estabilidad estructural de los cromosomas, a partir de este conocimiento se han generado teorías sobre el envejecimiento adjudicando a estos telómeros el papel de reloj celular al definir el número de divisiones celulares posibles hasta que la célula muere. En el proceso de división celular estos telómeros se van haciendo cada vez más cortos, hasta alcanzar un límite en el cual no pueden desempeñar su papel de protector de la estructura del cromosoma y se interrumpe la división celular, las células no solo son incapaces de reproducirse sino que activan el proceso de apoptosis o muerte celular programada. Esta apoptosis tiene una función esencial en el desarrollo de la vida, evitando problemas como el cáncer que es la reproducción de forma indiscriminada de una célula ya dañada por medio de la producción de telomerasa una enzima que evita el acortamiento de los telómeros, otro ejemplo es la diferenciación de los dedos humanos durante el desarrollo embrionario por la apoptosis de las células de las membranas intermedias. Por lo tanto aunque resulte un poco irónico la muerte celular programada es causa de vida.

Finalmente aunque en nuestras pequeñas mentes entendamos el universo como un conjunto de fenómenos discretos la realidad es un continuo sin fronteras en constante movimiento, investigadores como Alex Wissner Gross proponen que la capacidad de un ente para desarrollar inteligencia y ser consciente de su entorno es producto de una maximización de la entropía o grado de desorden del mismo, solo los sistemas altamente entrópicos pueden producir seres que son capaces de ser conscientes del entorno. Este estado de máxima entropía estará favorecido por el hecho de que hayan muchos surgimientos y cesaciones en periodos más cortos de tiempo, por lo que el envejecimiento acelerado traerá un beneficio evolutivo dando la posibilidad de generar seres tan maravillosamente complejos como lo somos los seres humanos, siendo capaces de experimentar la vejez, poder preguntarse porque esto ocurre y no detenerse hasta encontrar una respuesta.

Si el tiempo es solo una abstracción para expresar lo que observamos o es una variable con carácter físico que efectivamente puede ser modificada de forma de viajar en ambas direcciones, no solo en un línea recta apuntando al futuro, es un tema de la física más que de la biología, de poder mover el tiempo en dirección inversa los fenómenos ocurrirán en dirección inversa, todos los hechos ocurrirían también hacía atrás, la evolución de los organismos incluida dentro de ellos. Es mejor que haya avance aunque eso implique envejecer.





Alberto Quintero Gámez
Magister  Matemática Industrial
Investigador en Universidad Carlos III de Madrid




jueves, 28 de septiembre de 2023

¿Qué es el hidrógeno metálico? - Carlos M. Pina

¿Qué es el hidrógeno metálico? ¿Cómo puede ser el hidrógeno un metal?
(Por Carlos M. Pina)



(Noviembre 2016)


La mayoría de los elementos químicos de la tabla periódica se clasifican como metales. Los metales poseen una serie de propiedades comunes, entre las cuales destacan su brillo característico, su alta conductividad eléctrica y térmica, su maleabilidad y su ductilidad. Todas estas propiedades se pueden explicar teniendo en cuenta el tipo de enlace que une a sus átomos. En los metales, los núcleos atómicos se encuentran muy próximos unos a otros, rellenando el espacio de la forma más eficiente posible y permaneciendo unidos entre sí gracias a una nube o gas de electrones que los envuelven. Los electrones de esa nube, además de reflejar la luz y proporcionar a los metales su especial brillo, tienen una gran libertad de movimiento, lo que explica que la electricidad y el calor se transmitan fácilmente a través de ellos. Además, la relativa debilidad de los enlaces que forman los metales permite que sus átomos puedan deslizarse unos respecto a otros. Ello tiene como consecuencia que se puedan deformar y estirar con facilidad. Un caso extremo de deslizamiento de átomos en un metal lo encontramos en el mercurio, que a temperatura ambiente no presenta una estructura cristalina como la mayoría de los metales sino que es líquido.

Como bien nos dice Isaac Asimov en su libro “Cien preguntas básicas sobre la Ciencia”, para que se produzca el enlace metálico y existan electrones móviles es necesario que entre el núcleo atómico y los electrones más externos que se encuentran a su alrededor haya un número de capas electrónicas que apantallen la atracción electrostática que ejercen los núcleos (con carga positiva) sobre los electrones (con carga negativa). Estas capas son más numerosas en los elementos químicos con un alto número atómico y que, por lo tanto, poseen un gran número de electrones. Este es el caso, por ejemplo, del potasio, el hierro o el oro. A diferencia de estos átomos, el átomo de hidrógeno solo tiene un protón y un electrón, que suele compartir con el electrón de otro átomo de hidrógeno para formar la molécula gaseosa H2. Al no haber apantallamiento posible, pues no existen capas electrónicas inferiores, los electrones compartidos están fuertemente ligados a sus núcleos en la molécula de H2 y, en consecuencia, el hidrógeno no tiene propiedades metálicas en condiciones ambientales. Sin embargo, se ha especulado mucho sobre la posibilidad de que el hidrógeno se convierta en un metal bajo condiciones de elevada presión y temperatura.

En 1935, los físicos Eugene Wigner y Hillard Bell Huntington predijeron que para que el hidrógeno se transforme en un metal serían necesarias elevadísimas presiones [1]. Se estima que una presión superior a la que existe en el núcleo terrestre (unos 3,5 millones de atmósferas) podría obligar a los protones del hidrógeno a empaquetarse de forma compacta. Solo entonces los electrones quedarían libres y se obtendría hidrógeno metálico líquido, algo parecido al mercurio. No obstante, el hidrógeno metálico sería un compuesto bastante diferente de los metales que conocemos y se presentaría como un estado de la materia degenerado con propiedades singulares. Así, se piensa que el hidrógeno metálico podría ser superconductor a temperatura ambiente y comportarse también como un superfluido. Por otro lado, algunos científicos creen que el hidrógeno metálico podría permanecer de forma metaestable durante cierto tiempo, es decir sin transformarse inmediatamente en hidrógeno ordinario una vez eliminada la presión necesaria para formarlo. Si esto fuera así, el hidrógeno metálico líquido podría emplearse como un combustible limpio (pues su combustión solo produciría agua) y con una eficacia energética casi cinco veces superior a los combustibles H2/O2 empleados actualmente. El empleo de este nuevo combustible permitiría, entre otras cosas, aumentar la potencia de las naves espaciales y, por tanto, acortar considerablemente la duración de los viajes  a otros planetas. Este potencial uso del hidrógeno metálico como combustible, junto con sus propiedades electrónicas y sus posibles aplicaciones tecnológicas derivadas, han hecho de su obtención una importante meta científica.

A pesar del gran interés que existe por el hidrógeno metálico y del gran número de experimentos realizados para obtenerlo, los resultados han sido hasta la fecha limitados. En 1996, un grupo de científicos del Lawrence Livermore National Laboratory (EE.UU.) comunicó que había conseguido casualmente detectar durante un milisegundo la formación de hidrógeno metálico durante un experimento en el que sometieron hidrógeno molecular líquido a temperaturas de varios miles de grados y presiones de algo más de un millón de atmósferas [2]. Este resultado fue en cierto modo sorprendente, pues experimentos previos realizados por otros investigadores empleando hidrógeno molecular sólido y presiones de hasta 2,5 millones de atmósferas no habían dado lugar a la formación de hidrógeno metálico.

Desde entonces, los intentos para obtener hidrógeno metálico han continuado en laboratorios de todo el mundo. En 2011, científicos del Max Planck Institut (Alemania) publicaron un artículo en el que afirmaron haber conseguido hidrógeno metálico a presiones entre 2,6 y 3 millones de atmósferas, pero su hallazgo fue posteriormente cuestionado por otros investigadores [3,4]. En 2015, un grupo de investigadores de los Sandia National Laboratories (EE.UU) publicaron unos prometedores resultados tras llevar a cabo una serie de experimentos empleando la llamada máquina Z, un moderno generador de ondas electromagnéticas de alta frecuencia [5]. Estos experimentos se realizaron aplicando ondas de choque combinadas con enormes campos magnéticos y parece que han constituido un claro progreso en una búsqueda que dura ya varias décadas. Sin embargo, y a pesar de los avances realizados en los últimos años, las condiciones de presión y temperatura para la síntesis del hidrógeno metálico todavía no están totalmente definidas y la investigación prosigue en la actualidad.

La búsqueda del hasta ahora esquivo hidrógeno metálico no se limita a los experimentos de laboratorio, sino que se extiende al espacio. Desde hace tiempo, los científicos piensan que existen grandes masas de hidrógeno metálico líquido en el interior de Júpiter y quizá también en algunos grandes planetas extrasolares. Júpiter es el mayor de los planetas de nuestro sistema solar y su masa es unas 320 veces mayor que la de la Tierra. Su atmósfera está formada por  90 % de hidrógeno,  10% de helio y una cantidad inferior al 0.1 % de metano, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y otros gases. Las capas interiores del planeta están también mayoritariamente compuestas por hidrógeno y se cree que su relativamente pequeño núcleo es rocoso. Debido a su enorme masa, la presión en Júpiter aumenta desde unas dos atmósferas en zonas de su superficie hasta unos 100 millones de atmósferas en su núcleo. Los científicos están convencidos de que el aumento de presión en el interior de Júpiter tiene que resultar inevitablemente en la transformación del hidrógeno molecular en hidrógeno metálico a una cierta profundidad, si bien todavía no se sabe cuál es esa profundidad. La confirmación de la existencia de una capa de hidrógeno metálico y la medida de su espesor resultarán fundamentales para explicar cómo se genera el enorme campo magnético de Júpiter. Actualmente se piensa que este campo magnético se debe a la combinación de grandes masas de hidrógeno metálico (que se comporta como un excelente conductor de electrones) con la rápida rotación de Júpiter, cuyo día apenas dura 10 horas.

El pasado 4 de julio de 2016 llegó a Júpiter, después de casi cinco años de viaje, la sonda espacial Juno. Enviada por la NASA, Juno tiene como misión principal estudiar la gravedad y los campos magnéticos de Júpiter. Para ello orbitará alrededor de los polos del planeta hasta febrero de 2018. Durante las 37 órbitas que realizará enviará constantemente a la Tierra medidas del campo magnético y de la composición de Júpiter (1). El análisis de esas medidas permitirá comprender mejor cómo funciona la inmensa dinamo de Júpiter y qué papel juega el hidrógeno metálico en ella. Mientras tanto, los científicos seguirán intentando en la Tierra sintetizar esa extraordinaria forma de la materia.






Notas:
(1) Para más información sobre la sonda espacial Juno el lector puede consultar la siguiente página web: https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html


Bibliografía:
[1] On the possibility of a metallic modification of hydrogen (1935) E. Wigner & H.B. Huntington. Journal of Chemical Physics 3 (12): 764.
[2] Metallization of fluid molecular hydrogen at 140 GPa (1.4 Mbar) (1996) S.T. Weir, A.C. Mitchell & W. J. Nellis. Physical Review Letters 76: 1860.
[3] Conductive dense hydrogen (2011) M.I. Eremets & I.A. Troyan. Nature Materials  10, 927–931.
[4] Has Metallic Hydrogen Been Made in a Diamond Anvil Cell? (2012) Nellis, W.J., Arthur L. Ruoff & Isaac F. Silvera. arXiv:1201.0407.
[5] Direct observation of an abrupt insulator-to-metal transition in dense liquid deuterium (2015) M. D. Knudson1, M. P. Desjarlais, A. Becker, R. W. Lemke, K. R. Cochrane, M. E. Savage, D. E. Bliss, T. R. Mattsson & R. Redmer. Science 348 (6242):1455.




Carlos M. Pina
Doctor en Ciencias Geológicas
Profesor Titular, Universidad Complutense de Madrid