Hubo que descubrir la historia antes de explorarla. Los mensajes del pasado se transmitían primero a través de las habilidades de la memoria, luego de la escritura y, finalmente, de modo explosivo, en los libros.

El insospechado tesoro de reliquias que guardaba la tierra se remontaba a la prehistoria. El pasado se convirtió en algo más que un almacén de mitos y leyendas o un catálogo de lo familiar.

Nuevos mundos terrestres y marinos, riquezas de continentes remotos, relatos de viajeros aventureros que nos traían otras formas de vida de pueblos ignotos y lejanos, abrieron perspectivas de progreso y novedad. La sociedad, la vida diaria del hombre en comunidad, se convirtió en un nuevo y cambiante escenarios de descubrimientos.

Aquí, como sería imposible hacer un recorrido por el ámbito de todos los descubrimientos de la Humanidad, me circunscribo al ámbito de la física, y, hago un recorrido breve por el mundo del átomo que es el tema de hoy, sin embargo, sin dejar de mirar al hecho cierto de que, TODA LA HUMANIDAD ES UNA, y, desde luego, teniendo muy presente que, todo lo que conocemos es finito y lo que no conocemos infinito. Es bueno tener presente que intelectualmente nos encontramos en medio de un océano ilimitado de lo inexplicable. La tarea de cada generación es reclamar un poco más de terreno, añadir algo a la extensión y solidez de nuestras posesiones del saber.

Como decía Einstein: “El eterno misterio del mundo es su comprensibilidad.”

Ahora, amigos, hablemos del átomo.

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El material más abundante del Universo es el Hidrógeno cuyos átomos contienen un sólo protón y un sólo electrón. Sin embargo, a partir de él se pueden conseguir todos los elementos que existen mediante una transición de fase que, generalmente, se produce en las estrellas.

Es allí, en las estrellas, en sus hornos nucleares y en las explosiones de supernovas, donde a miles de millones de grados de temperatura, se crean los elementos más complejos que el hidrógeno y  el helio.  Aparece el litio, el carbono, el silicio o el nitrógeno y el hierro.

De estos materiales estamos nosotros hechos, y, lógicamente, se fabricaron en las estrellas.

En una supernova, en orden decreciente tenemos la secuencia de núcleos H, He, O, C, N, Fe, que coincide bastante bien con una ordenación en la tabla periódica que es:

H, He, (Li, Be, B) C, N, O…… Fe

¿Apreciáis la maravilla? Las estrellas brillan en el cielo para hacer posible que nosotros estemos aquí descubriendo los enigmas del Universo y…. de la vida inteligente.

Pero está claro que, todo el proceso estelar evolutivo inorgánico nos condujo desde el simple gas y polvo cósmico a la formación de estrellas y nebulosas solares hasta los planetas, la Tierra en particular, en cuyo medio ígneo describimos la formación de las estructuras de los silicatos, desplegándose con ello una enorme diversidad de composiciones, formas y colores, asistiéndose, por primera vez en la historia de la materia, a unas manifestaciones que contrastan con las que hemos mencionado en relación al proceso de las estrellas.

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El Universo entero es energía: En sus formas diferentes la energía cambia continuamente y lo mismo hace que brillen las estrellas del cielo, que los planetas giren, que los estables átomos formen moléculas y materia, que las plantas crezcan o que las civilizaciones evolucionen.

La ciencia del siglo XIX reconoció la universalidad de la energía y supo ver que la Humanidad, sin energía que hiciera el trabajo más duro, no evolucionarian en el bienestar social y del saber.

De todas maneras, aún hoy día, a comienzos del siglo XXI, no tenemos un conocimiento unificado de todos los ámbitos y disciplinas que, relacionados, de una u otra manera con la energía, nos presente una visión global y completa de este problema. Los estudios energéticos modernos, se presentan fragmentados, divididos en disciplinas dispares y no unificadas, y, los científicos que trabajan en cada una de ellas, están muy ocupados para leer y preocuparse por resultados obtenidos en otros estudios y ámbitos, con lo cual, reina una especie de caos que impide un mejor aprovechamiento de los conocimientos que ahora dispersos, tienen una relación directa los unos con los otros.

Los geólogos, por ejemplo, al tratar de comprender las grandes fuerzas que transforman la superficie del planeta por el movimiento de las placas tectónicas, rara vez están al día de los descubrimientos en las otras ramas de la energética moderna, donde se estudia desde el esfuerzo de un corredor de élite hasta el vuelo de un colibrí.

Los ingenieros se preocupan por las plantas generadoras de electricidad y piensan poco en las constantes Fundamentales de la energía o en los cambios que determinaron la evolución de las sociedades antes de la llegada de la civilización de los combustibles fósiles.

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Continuamos por donde lo dejamos en la parte I, y, en esta segunda parte, se desarrollara el tema que nos ocupa para mejor comprension de los lectores.

Cancion de Navidad, la afamada historia de redencion escrita por Charles Dickens, se inicia con una amonestación a los lectores para que presten atención a un hecho particular: “El viejo Marley estaba bien muerto… Este hecho debe comprenderse cabalmente, pues de otro modo nada maravilloso puede derivarse de la historia que voy a relatar”.

La Historia de la vida primigenia tiene su propio “Jacob Marley; hecho que, como la muerte del avaro de la historia de Dickens, es necesario comprender cabalmente para que la narración cobre sentido. El primero de ellos es la diversidad metabolica de los microorganismos procariotas, un aspecto clave para explorar la historia de la vida primigenia. Conviene que nos familiaricemos con las numerosas formas de metabolismo que utilizan los procariotas para vivir y que averiguemos donde encajan esos minusculos organismos en el arbol de la vida antes de que podamos calzarnos de nuevo las botas para volver al campo como paleontologos.

Al igual que los eucariotas, muchas bacterias respiran oxigeno. Pero otras bacterias utilizan para la respiración nitrato disuelto (NO₃^–) en lugar de Oxigeno, y aun otras usan iones sulfato (SO₄^2-) u oxifos metalicos de hierro o manganeso. Unos pocos procariotas pueden incluso utilizar CO₂, que parece reaccionar con acido acetico en un proceso que genera gas natural, que es el gas metano(CH4). Los organismos procariotas han desarrollado ademas toda suerte de reacciones de fermentacion.

Las bacterias tambien exhiben variaciones sobre el tema de la fotosintesis. Las cianobacterias, un grupo de bacterias fotosinteticas teñidas de color verde azulado por la clorofila y otros pigmentos, captan la luz del Sol y fijan CO₂ de forma muy parecida a como lo hacen las algas terrestres eucariotas. Sin embargo, cuando en el medio hay sulfuro de hidrogeno (H₂S, bien conocido por su caracteristico olor a “huevos podridos”), muchas cianobacterias utilizan este gas en lugar del agua para obtener los electrones que requiere la fotosintesis. Como productos secundarios se forman entonces azufre y sulfato, no oxigeno.

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La enorme variedad de formas, colores, comportamientos, etc que acompaña a los objetos, incluidos los vivientes, sería una consecuencia de la riqueza en la información que soportan las moléculas (y sus agregados) que forman parte de dichos objetos. Ello explicaría que las moléculas de la vida sean en general de grandes dimensiones (macromoléculas). La inmensa mayoría de ellas contiene carbono. Debido a su tetravalencia y a la gran capacidad que posee dicho átomo para unirse consigo mismo, dichas moléculas pueden considerarse como un esqueleto formado por cadenas de esos átomos.

El carbono no es el único átomo con capacidad para formar los citados esqueletos. Próximos al carbono en la tabla periódica, el silicio, fósforo y boro comparten con dicho átomo esa característica, si bien en un grado mucho menor.

Refiriéndonos al silicio, que para nosotros es el más importante, señalaremos que las “moléculas” que dicho átomo forma con el oxígeno y otros átomos, generalmente metálicos poseyendo gran nivel de información, difieren en varios aspectos de las moléculas orgánicas, es decir, de las que poseen un esqueleto de átomos de carbono.

El mundo de los silicatos es de una gran diversidad, existiendo centenares de especies minerológicas. Esas diferencias se refieren fundamentalmente a que el enlace químico en el caso de las moléculas orgánicas es covalente, y cuando se forma la sustancia correspondiente (cuatrillones de moléculas) o es un líquido, como es el caso de los aceites, o bien un sólido que funde fácilmente. Entre las moléculas que lo forman se ejercen unas fuerzas, llamadas de Van der Waals, que pueden considerarse como residuales de las fuerzas electromagnéticas, algo más débiles que éstas. En cambio, en los silicatos sólidos (como en el caso del topacio) el enlace covalente o iónico no se limita a una molécula, sino que se extiende en el espacio ocupado por el sólido, resultando un entramado particularmente fuerte.

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