Un Universo repleto de diamantes

Publicado por el feb 21, 2012

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A pesar de ser escasos en la Tierra, los diamantes parecen ser muy abundantes en el Universo. Durante décadas, en efecto, los investigadores han ido encontrando un buen número de minúsculos diamantes (de tamaño microscópico), incrustados en meteoritos. Su origen ha sido siempre un misterio, pero sugiere que podría haber muchos más “ahí arriba”. Ahora, un nuevo estudio recién publicado en Physical Review Letters ofrece una explicación sobre cómo esos “nanodiamantes” pueden formarse a partir de violentas colisiones entre partículas de polvo espacial, el mismo escenario que hizo posible la existencia de los materiales de los que está formado nuestro Sistema Solar.

Es un hecho. Los científicos están más que convencidos de que, a pesar de su escasez en la Tierra, los diamantes abundan en el espacio. Sin embargo, el origen de estos preciosos minerales ha sido un misterio con el que los investigadores se han venido enfrentando durante décadas. Aquí, en la Tierra, los diamantes se forman a gran profundidad y bajo la acción de un intenso calor y una presión formidable, siguiendo un proceso que puede tardar muchos millones de años en completarse.

Los diamantes espaciales, sin embargo, pueden formarse en la millonésima parte de una millonésima de segundo, según se explica en el estudio codirigido por Nigel Marks, experto en materiales de la Universidad Curtin en Perth, Australia. “La transformación -asegura Marks- es realmente sorprendente. Nunca habría imaginado que fuera posible”.

El investigador realizó numerosas simulaciones informáticas de la colisión de partículas de polvo espacial, y se encontró con que la formación de diamantes no necesita de temperaturas abrumadoras, ni tampoco de presiones excepcionales. Al contrario, en sus simulaciones los diamantes se formaban espontáneamente cuando partículas de polvo ricas en carbono chocaban entre sí a velocidades superiores a los 16.000 km. por hora.

En el interior de las partículas de polvo, los fulerenos (moléculas de carbono en forma de balón de fútbol) se encierran unos dentro de otros como en el célebre juego de las muñecas rusas. Juntas, estas moléculas concéntricas forman capas que se superponen, como si se tratara de auténticas “cebollas de carbono”. Cuando esas “cebollas” colisionan unas contra otras, las moléculas se aplastan, se deforman y se unen entre sí. Durante el proceso, las “cebollas” reorganizan su estructura interna y se reacomodan siguiendo los patrones hexagonales que son característicos de la estructura del diamante.

Sin embargo, el proceso sólo se completa si la colisión se produce a la velocidad adecuada. Si las “cebollas de carbono” colisionan a una velocidad excesiva, se destruyen. Y si lo hacen demasiado lentamente, no logran completar su transición a diamantes. Afortunadamente, según los investigadores, la velocidad de colisión necesaria para que los diamantes se formen (16.000 km. por hora) es muy común en el espacio. Si pudiéramos replicar el proceso aquí, en nuestro planeta, sería posible fabricar nanodiamantes a voluntad.

Gracias a este modelo sobre su formación, los científicos esperan, a partir de ahora, ser capaces de arrancar de estas diminutas joyas espaciales algunos de los secretos que contienen. Secretos que hasta ahora no han podido ser averiguados precisamente por carecer de una teoría sólida sobre el modo en que se forman. “Hay un enorme mensaje incrustado en estos nanodiamantes -afirma Marks- . Algo que apenas si empezamos a atisbar”.

Un ejemplo. En el interior de algunos nanodiamantes encontrados en meteoritos se han encontrado isótopos de gas Xenon (el mismo elemento pero con diferente número de neutrones). Estas variedades de algunos elementos contienen valiosa información sobre la explosión de estrellas en el Universo primitivo. Diferentes tipos de reacciones nucleares producen diferentes cantidades y clases de isótopos, lo que da valiosas pistas sobre la clase de estrellas que producen cada isótopo concreto.

Según Marks, probablemente el gas Xenon se incorporó a las “cebollas de carbono” antes de que éstas chocaran y produjeran los nanodiamantes. Lo cual significa que comprendiendo la forma en que esos isótopos se originaron puede ofrecer nueva y valiosa información sobre la forma en que mueren las estrellas y el modo en que se originó nuestro Sistema Solar.

Ahora, el paso siguiente sería el de fabricar nanodiamantes en un laboratorio, lo que avalaría la teoría de Marks sin dejar lugar a dudas. Otros investigadores, en efecto, han sugerido que los nanodiamantes se forman como consecuencia del violento impacto de las ondas de choque de una estrella en explosión contra las partículas de polvo espacial. Es decir, en condiciones de temperatura y presión similares a las que dan origen a los diamantes terrestres.

Para demostrar que su idea es la correcta, Marks ya está buscando el modo de acelerar, en un laboratorio, partículas ricas en carbono hasta la velocidad crítica (16.000 km por hora, o lo que es lo mismo, 5 km. por segundo), una tarea que no resultará fácil pero que el investigador confía en poder realizar próximamente. Por desgracia, no resulta sencillo detectar estos nanodiamantes en el espacio, a pesar de su abundancia. Fabricarlos en la Tierra sería la mejor forma de conseguir el número suficiente de ellos para poder analizarlos y comprobar sus teorías.

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