La Tierra, con un diámetro de 12.756 kilómetros, extremadamente pequeña en comparación con la Galaxia. La Vía Láctea, donde se encuentra nuestro sistema solar, tiene un diámetro de aproximadamente 100.000 años luz. Y, si hacemos esta comparación mental de ambas medidas, si vemos todo lo que la “diminuta” Tierra nos ofrece, nos podríamos preguntar ¿Qué no habrá en toda la Galaxia?
Pero hablemos también de cuerpos
Me referiré en primer lugar a los que constituyen nuestro entorno cotidiano, que sería todo el entorno que abarca nuestro planeta. En segundo lugar considerare los demás cuerpos y objetos del universo. El análisis de muestras de esos diversos cuerpos ha puesto de manifiesto que, en función de la composición, los cuerpos pueden ser simples y compuestos. Los primeros son, precisamente, los llamados elementos químicos, a las que el insigne Lavoisier (conocido como padre de la química), consideró como el último término a que se llega mediante la aplicación del análisis químico.
Hoy sabemos que son colectividades de átomos isotópicos. La mayoría de ellos son sólidos y se encuentran en la naturaleza (nuestro entorno terráqueo) en estado libre o en combinación química con otros elementos, formando los diversos minerales. Los minerales son sustancias sólidas, naturales, con una composición química específica. Las rocas son agregados naturales constituidos por uno o más minerales.
Una gran diversidad de minerales, más de 53.000 especies
Las propiedades características de los minerales ayudan a identificarlos:
Es posible que haya 4.000 minerales más en el mundo de lo que se pensaba, según un nuevo estudio histórico que los cataloga e identifica no solo por su composición interna, sino por las formas en que se forman.
Diversidad mineral de la Tierra, 75 % mayor de lo pensado.
“Tipos de minerales” asciende a más de 10.500
“Según se lee en el comunicado de prensa del Instituto Carnegie de Washington, si se tiene en cuenta la génesis de los minerales, el número de “tipos de minerales” –un término recién acuñado– asciende a más de 10.500, una cifra que supera en un 75 % las aproximadamente 6.000 especies minerales reconocidas por la Asociación Mineralógica Internacional (AIM) basándose únicamente en la estructura cristalina y la composición química.”
Un bello ejemplo procedente de Alberta (Canadá) de la intersección entre la evolución biológica y la evolución mineral; la interacción entre los minerales y la vida. Hace cien millones de años, la amonita depositó su propio caparazón de carbonato duro; un “biomineral”. En este raro caso, esa concha original de carbonato fue sustituida posteriormente por el mineral ardiente ópalo.
Es posible que haya 4.000 minerales más en el mundo de lo que se pensaba, según un nuevo estudio histórico que los cataloga e identifica no solo por su composición interna, sino por las formas en que se forman.
El berilo, el mineral más común que contiene el elemento berilio, se presenta en muchos colores hermosos, como la esmeralda. Imagen: Rob Lavinsky/ARKENSTONE
Turmalina: El mineral más común con el elemento boro. Forma magníficos cristales en pegmatitas de granito ricas en minerales, que albergan cientos de especies minerales exóticas. La turmalina es interesante en el contexto de la aglomeración y la división.
Los seres vivos han jugado un papel clave en la formación de casi la mitad de las especies minerales de la Tierra, mientras que el agua es responsable de más del 80 % de la diversidad mineral, cifras que han sido reveladas por primera vez gracias a dos estudios publicados el pasado viernes (01.07.2022) que detalla los orígenes y la diversidad de todos los minerales conocidos en la Tierra.
El estudio de 15 años, dirigido por la Institución Carnegie para la Ciencia, es un trabajo histórico que, según los científicos, ayudará a reconstruir la historia de la vida en la Tierra, guiará la búsqueda de nuevos minerales y depósitos de mineral, predecirá las posibles características de la vida futura y ayudará a la búsqueda de planetas habitables y vida extraterrestre.
Imagen: Rob Lavinsky/ARKENSTONE
Se sabe que la calcita se forma de al menos 17 formas diferentes, lo que la convierte en una de las especies minerales más diversas (junto con la pirita). Este ejemplo de otro mundo parece ser un depósito en una cueva que capta diferentes episodios de cristalización que se correlacionan con los cambios en los niveles de agua en el sur de China, durante la Edad de Hielo.
Ejemplos de minerales que se formaron después de que la vida creara el oxígeno atmosférico hace unos 2.500 millones de años. Se encuentran entre los cientos de hermosos minerales de cobre azul y verde que se forman cerca de la superficie de la Tierra como depósitos de mine.
El sistema de AIM es muy eficiente porque utiliza la mínima información posible para describir las especies minerales. En el sistema evolucionado que proponemos, cada mineral es una cápsula de tiempo, contiene toda su historia que nos dice de dónde vino, cuándo, cómo se formó y cómo encaja en la evolución del planeta.
“Sí, los seres vivos han tenido una influencia significativa en la formación de muchos minerales en la Tierra. De hecho, la evolución mineralógica y biológica han ido de la mano, y se estima que dos tercios de los minerales conocidos están relacionados con la vida,.”
“La mitad de todas las especies minerales conocidas en la Tierra se han formado a través de procesos biológicos. Y un tercio de esas, solo han podido formarse gracias a la vida. No conocemos ninguna otra forma en las que se habrían creado”, declara a Efe Robert Hazen.
“Es una afirmación realmente asombrosa por la que hace sólo 20 años me habrían tachado de loco”, continúa Hazen con una sonrisa.
La ordenación de los iones en las redes se manifiesta externamente en multitud de formas y colores. No obstante debo señalar que, aun siendo abundante esta variedad, no es tan rica como la que corresponde a los cuerpos vivos, tanto animales como vegetales. La explicación se basa en que el número de especímenes moleculares y su complejidad son mucho mayores que en el reino inorgánico.
Sería conveniente, salir al paso de una posible interpretación errónea. Me refiero a que pudiera pensarse que los reinos que acabamos de mencionar constituyen clases disyuntas, esto es, sin conexión mutua. Y no lo digo porque esté considerando el hecho de que el carbono forma compuestos inorgánicos y orgánicos (lo que también hace el silicio), sino porque haya existido, y aún pueda existir, una conclusión, mejor conexión evolutiva del mundo inorgánico y el viviente que no se puede descartar, de hecho yo particularmente estoy seguro de ello. Estamos totalmente conectados con los ríos, las montañas y los valles, con la tierra que pisamos, el aire que respiramos y con todo el resto del universo del que formamos parte.
La teoría de Cairns Smith considera que el eslabón entre ambos mundos se halla localizado en los microcristales de arcilla. Mi teoría particular es que no hay eslabón perdido en dicha conexión, sino que es el tiempo el que pone en cada momento una u otra materia en uno u otro lugar. Ahora nos ha tocado estar aquí como ser complejo, pensante y sensitivo. El eón que viene nos puede colocar formando parte de un enorme árbol, de un monte, o simplemente estar reposando como fina arena en el lecho de un río y, ¿por qué no? también podrámos formar parte de una estrella, cuando dentro de miles de millones de años (el tiempo en el universo es largo), las transiciones furuas, nos pongan allí, para que contribuyamos a dar luz a otro planeta en el que, criaturas como nosotros, se hagan las mismas preguntas que ahora nosotros nos planteamos.
Los minerales son sustancias simples, naturales e “inertes” ¿Quién podría decirme lo que era antes, hace muchos miles de cientos de años, ese granate de ahí arriba, y, cómo se formó, y, por qué se transformó, qué fuerzas intervinieron para ello.
El granito, por ejemplo, consiste básicamente en una mezcla de tres cuerpos compuestos: cuarzo, mica y feldespato. ¿Quién puede decir hoy lo que seremos mañana?
En todos los cuerpos que hemos estado considerando hasta ahora, las moléculas, los átomos o los iones se hallan situados en los nudos de la correspondiente red, así que, los electrones de esos individuos se encuentran también localizados en el entorno inmediato de esos lugares. Podríamos decir que la densidad electrónica es una función periódica espacial, lo que significa que al recorrer la red siguiendo una determinada dirección irían apareciendo altibajos, es decir, crestas y valles de la densidad electrónica.
La metalicidad está presente por todo el universo y, sobre todo en las estrellas y las Nebulosas.
La estructura de los cuerpos metálicos, así como las aleaciones, merecen una consideración especial. La estructura de los metales y aleaciones difiere de la de los demás cuerpos en un aspecto muy importante que consideraré a continuación.
Me refiero a que en los cuerpos metálicos existe una deslocalización de los electrones que están menos fuertemente enlazados en los correspondientes núcleos, es decir, de los electrones de valencia.
Lingotes de plata
Vamos a precisar un poco. Supongamos, para fijar las ideas, que tenemos un trozo de plata metálica pura. En los nudos de la red correspondientes los átomos han perdido su electrón de valencia, pero ocurre que cada uno de estos electrones forma una colectividad que se halla desparramada o dispersa por todo el sólido. Una primera imagen de esta situación fue establecida por el gran físico italiano Enrico Fermi, por lo que se habla de un gas electrónico, llamado también de Fermi, que llenaría los espacios libres, es decir, no ocupados por los iones metálicos.
Este gas electrónico es el responsable de las propiedades metálicas, tales como el brillo, conductibilidades eléctrica y térmica, etc. La aplicación de la mecánica cuántica a la descripción del estado metálico conduce a la obtención del mapa de la densidad electrónica, o como decía antes, a las características de la información correspondiente.
Sin entrar en detalles que desviarían nuestra atención hacia otros conceptos fuera de los límites de lo que ahora estoy pretendiendo, utilizaré el mismo lenguaje que para las estructuras de núcleos y átomos.
Recordemos que en la sociedad de los nucleones y electrones existen las relaciones verticales y las de estratificación, que se manifiestan en las capas y subcapas. En el caso de los metales tendríamos una colectividad de núcleos, arropados con sus capas cerradas, ocupando los nudos de la red; únicamente los electrones de valencia de cada átomo forman la colectividad del gas electrónico.
La pregunta que nos debemos hacer es: ¿estos electrones, en número igual por lo menos al de los átomos, se hallan estratificados? La respuesta es que sí. Existe una estratificación de estos electrones en las llamadas bandas. El concepto de banda energética resulta de la consideración simultánea de dos aspectos: la cuantización energética (o la estratificación de los niveles energéticos en los átomos) y el grandísimo número de electrones existentes. Este colectivo no podría ubicarse en un número finito y escaso de niveles. Esta dificultad queda soslayada si se admite que cada uno de esos niveles atómicos de los n átomos que forman el cuerpo se funde en otros tantos niveles de cierta anchura donde ya pueden alojarse los electrones disponibles.
Los átomos son una maravilla de la Naturaleza que los creó para que pudiera existir la materia, las estrellas, las galaxias y…nosotros. Es decir, a partir de la materia “inerte” por evolución, llegaron los pensamientos de seres que, desde las copas de los árboles se quieren trasladar a las estrellas.
Esa fusión de los niveles atómicos da lugar a las bandas. Esta imagen equivaldría a considerar un metal como un átomo gigante en el que los niveles energéticos poseyeran una anchura finita.
En cuanto a la información que puede soportar un metal, podríamos señalar que sería parecida a la del correspondiente átomo, pero mucha más extendida espacialmente. Una información puntual, la del átomo, daría paso a otra espacial, si bien vendría a ser una mera repetición periódica de aquella.
¿Y los cuerpos que pueblan el resto del universo?
El mayor objeto del Grupo Local de Galaxias se llama Andrómeda y, está de camino para visitarnos.
Cuando un cuerpo sobrepasa unas determinadas dimensiones, aparece algo que conocemos como fuerza gravitatoria y que se deja sentir en la forma que todos conocemos y que da lugar primeramente a la fusión de los diversos materiales que forman los cuerpos.
Así, por ejemplo, en el cuerpo que llamamos Tierra, la presión crece con la profundidad, por lo que a partir de un determinado valor de ésta, aparece el estado líquido y con él una estratificación que trata de establecer el equilibrio hidrostático.
La presión aumenta en las profundidades de la tierra y se forman diamantes
Dentro de nuestro sistema planetario se distinguen los planetas rocosos, hasta Marte y meteoritos inclusive, y el resto de ellos, desde Júpiter en adelante, incluido este. Estos últimos difieren esencialmente de los primeros en su composición. Recuérdese que la de Júpiter es mucho más simple que la de los planetas rocosos. Consta fundamentalmente de hidrógeno, helio, agua, amoniaco y metano, con un núcleo rocoso en su interior. El hidrógeno que rodea a este núcleo se encuentra en forma de hidrógeno atómico sólido.
También la composición del Sol (y todas las estrellas que brillan) es más simple que la de los planetas rocosos, su estado físico es el de plasma y su contenido está reducido (mayormente) a hidrógeno y helio. Más variedad de materiales existe en las estrellas supernovas, donde el primitivo hidrógeno ha evolucionado de la manera que expliqué en otra parte de este trabajo.
En el núcleo se genera toda la energía de las estrellas
En cuanto a los derechos de la evolución estelar, enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros, señalaré que la composición de la primera es sencilla en cuanto al numero de “elementos” constituyentes; la segunda ya lo indica su propio nombre, constan de nucleones, particularmente neutrones que están fuertemente empaquetados (muy juntos) por la gravedad. Una estrella de neutrones puede tener una densidad superior a la del agua, en millones de veces y del mismo orden que la de los núcleos atómicos. El agujero negro es un fenómeno aparte, su inmensa fuerza gravitatoria es tal que ni la luz puede escapar de ella, es decir, su velocidad de escape es superior a 300.000 Km/s, y como según la relatividad nada es en nuestro universo superior en velocidad a la luz, resulta que nada podrá escapar de un agujero negro.
Allí dentro, en el interior del agujero negro, no existen ni el tiempo ni el espacio; es como un objeto que estando en nuestro universo (deja sentir su fuerza gravitatoria y engulle estrellas), al mismo tiempo no está aquí.
Desde el comienzo de este trabajo estoy tratando de relacionar el universo, la materia y la consciencia, claro que, conseguirlo es otra cosa.
En fin amigos, sabemos tan poco que, a medida que vamos desvelando secretos de la Naturaleza, nos vamos maravillando más y más. Nunca podremos saberlo todo, nos encontramos inmersos en un océano de ignorancia. Sin embargo, por lo que a nosotros y a nuestra curiosidad concierne, procuraremos ir desvelando esos secretos que la Naturaleza esconde profundamente.
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el miércoles, 21 de mayo de 2025 a las 8:15 y está clasificada bajo: Astronomía y Astrofísica.
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