Algunos de los elementos más pesados de la tabla periódica sólo pudieron formarse durante los episodios más violentos del Universo: estrellas en explosión o colisiones entre estrellas de neutrones o agujeros negros. Y ahora un equipo de investigadores capitaneados por el físico Anton Wallner, de la Universidad Nacional de Australia, acaba de descubrir isótopos de algunos de esos elementos, aún radiactivos, a 1.500 metros de profundidad, en el fondo del Océano Pacífico. El trabajo se acaba de publicar en ‘Science’.
Desde luego, no resulta raro observar elementos pesados en la corteza terrestre, herencia directa de las nubes de polvo y gas a partir de las que, hace miles de millones de años, se formó la Tierra. Pero se trata, normalmente, de elementos que con el paso de los eones se han ido descomponiendo en formas más estables a lo largo del tiempo. Pero encontrar esos elementos ahora, y aún descomponiéndose, es una cuestión bien distinta. Una que plantea toda una serie de interrogantes.
El hallazgo, en efecto, podría arrojar luz sobre los eventos cataclísmicos que han tenido lugar cerca de nuestro planeta, y desvelar cuáles y cuántos de ellos se han producido en épocas geológicamente recientes. Por último, el descubrimiento de Wallner y su equipo también podría ayudarnos a entender mejor cómo se forman los elementos más pesados en el Universo.
La difícil ‘construcción’ de los elementos
Y es que ‘construir’ átomos es algo que requiere mucha energía. Los protones, por ejemplo, se pueden unir para formar helio solo gracias a la fusión nuclear de átomos más simples, los de hidrógeno, en los núcleos ardientes de las estrellas. Así es como los distintos elementos se van formando en los corazones estelares. Pero incluso la potencia de la fusión nuclear no es suficiente, por ejemplo, para construir pesados átomos de oro, uranio o plutonio, que necesitan ‘capturar’ un elevado número de neutrones en sus núcleos. Para eso se necesita mucha más energía. ¿Pero dónde encontrarla?
Desde hace ya mucho tiempo, se sabe que existen ciertos escenarios en el Universo que sí permiten esa ‘captura rápida de neutrones’, llamada por los científicos ‘proceso r’. Y esos escenarios incluyen, como se ha dicho, supernovas y fusiones de estrellas de neutrones o agujeron negros.
Durante los 13.700 millones de años de existencia del Universo, son muchas las estrellas que se fusionaron o que explotaron, regando la galaxia con átomos de hierro, oro, uranio, plutonio y otros elementos pesados, que pasaron después a formar parte de las nubes de hidrógeno a partir de las que pudieron nacer nuevas generaciones de estrellas.
El Sol, por ejemplo, es una estrella de tercera o cuarta generación, es decir, nacida a partir de los restos esparcidos por estrellas muy anteriores, por lo que no resulta raro que planetas como la Tierra, que se formaron a partir de los desechos del nacimiento del Sol, hayan recogido una buena cantidad de esos elementos pesados.
La historia del hierro 60
Sin embargo, no todos los elementos nacen iguales. Y las variaciones en el número de sus neutrones hacen que algunos sean más estables que otros. El hierro 60, por ejemplo, es un tipo de isótopo que, a escala cósmica, dura un simple parpadeo: 2,6 millones de años, transcurridos los cuales se descompondrá en níquel.
Por eso, si encontramos ese isótopo en nuestro propio planeta, podemos estar más que seguros de que fue creado por un acontecimiento que tiene como máximo 2,6 millones de años de antigüedad. Pero los investigadores quisieron ir más allá, y tratar de saber exactamente qué tipo de ‘proceso r’ fue el que produjo el hierro 60. Y para eso, Wallner y sus colegas decidieron ver qué otros isótopos ‘llovieron’ junto a ellos.
Wallner, pues, se lanzó en busca de nuevas muestras de hierro 60 para tratar de identificar isótopos de otros elementos pesados cercanos. Y lo que encontró fue plutonio 244, un isótopo del plutonio cuya vida media es algo superior a los 80 millones de años. Mucho tiempo, es cierto, pero demasiado poco para llevar aquí desde la lejana época de la formación de la Tierra, hace 4.500 millones de años.
Origen desconocido
En total, los investigadores descubrieron dos ‘entradas’ distintas de hierro 60 durante el último puñado de millones de años. Pero la cantidad de plutonio 244 asociada a ellos era menor de lo que se esperaría si el isótopo hubiera sido generado por supernovas, lo que parece apuntar a otro tipo de origen. Un origen que por el momento no ha podido determinarse.
«La historia -afirma Wallner- es complicada. Posiblemente este plutonio 244 se produjo en explosiones de supernova, o podría ser el residuo de un evento mucho más antiguo, pero aún más espectacular, como la detonación de una estrella de neutrones».
Tras medir su tasa de radiactividad y hacer algunas suposiciones, los investigadores solo pueden, por ahora, especular. Y una idea posible es que la producción de hierro 60 es compatible con entre dos y cuatro eventos de supernova que pudieron ocurrir a distancias comprendidas entre 160 y 330 años luz de la Tierra.
«Al observar el isótopo junto a otros elementos -explica Wallner-, podríamos construir lentamente una firma que nos diga más sobre las condiciones de choque-explosión de nuestro vecindario varios millones de años antes que los humanos comenzaran a prestar demasiada atención».
Pero para eso será necesario buscar más ‘isótopos alienígenas’.
«Nuestros datos -concluye el investigador- podrían ser la primera evidencia de que las supernovas sí producen plutonio 244. O quizás ese plutonio ya estaba en el medio interestelar antes de que estallara la supernova, y fue empujado a través del Sistema Solar junto con la eyección de la supernova».