Una de las incógnitas que los hombres de ciencia han tratado de desvelar desde hace muchos siglos ha sido el origen de nuestro planeta. Para intentar explicarlo se han elaborado distintas teorías que han tenido desigual acogida en el seno de la comunidad científica. Sin embargo, todas ellas coinciden en señalar que la formación de la Tierra tuvo lugar a partir de material estelar.
Parecería lógico, entonces, que si en nuestro planeta existen de forma natural 90 elementos simples, esos mismos, e incluso más, existieran en los restantes cuerpos del Universo. Las modernas técnicas espectroscópicas, que han permitido conocer con bastante exactitud la composición del Sol, de los planetas y de otros cuerpos estelares, han venido, sin embargo, a desmentir tal hipótesis.
Los elementos químicos presentes en la Tierra
No todos los elementos presentes en la Tierra existen en el resto del Universo y, además, la abundancia relativa de estos elementos en el Sol y las estrellas es completamente distinta a la que existe en nuestro planeta. Así, por ejemplo, en el Sol solo se han detectado 67 elementos, siendo los más abundantes el hidrógeno y el helio. ¿Significa esto que somos una especie de rareza cósmica? ¿Cómo se han formado entonces los elementos que hoy existen en la Tierra?
Los actuales estudios astrofísicos, que han permitido conocer con bastante exactitud los diferentes procesos que tienen lugar durante la vida de una estrella, han proporcionado en buena medida la respuesta a estas preguntas.
En efecto: de la misma forma que los científicos crean en sus laboratorios los nuevos elementos mediante reacciones nucleares, las estrellas, que en muchos aspectos podrían considerarse como inmensos reactores nucleares sin control, son capaces de crear en su seno los diferentes elementos químicos que luego aparecerán en otros cuerpos del Universo.
Las estrellas y la formación de lso elementos químicos
El proceso de formación de estos elementos está íntimamente ligado a la vida de la estrella. Así, cuando las condiciones de la misma son apropiadas, los átomos de hidrógeno —elemento de mayor abundancia en este tipo de estrellas —, formados por un protón y un electrón, pierden este último y quedan convertidos en simples núcleos de hidrógeno.
Debido a la temperatura existente en las estrellas —del orden de los diez millones de grados centígrados —, los núcleos de hidrógeno adquieren tal energía que son capaces de vencer las fuerzas eléctricas que tienden a separarlos (por tratarse de cargas del mismo signo), fundiéndose y dando lugar a un nuevo núcleo —constituido ahora por dos protones y dos neutrones —, que corresponde a un nuevo elemento químico: el helio. Durante este proceso, denominado fusión nuclear, se libera gran cantidad de energía que es radiada al exterior en forma de luz y calor.
Debido a este proceso, la cantidad de hidrógeno que hay en una estrella va disminuyendo mientras crece el número de átomos de helio —fase de gigante roja —, lo que hace que la estrella aumente progresivamente su densidad y temperatura.
Al alcanzar ésta un valor crítico, los núcleos de helio empiezan a su vez a fusionarse dando lugar a núcleos más pesados, como los correspondientes al oxígeno y al carbono. La temperatura de la estrella sigue aumentando, al mismo tiempo que lo hace su densidad, llegando a un grado —fase de supergigante roja— en el que los núcleos de carbono y de oxígeno comienzan a fusionarse a su vez, dando lugar a elementos cada vez más pesados.
Esta evolución estelar continúa, por lo que, conforme van apareciendo elementos cada vez más pesados, la estrella se va haciendo más densa. Llegado el caso en que existen ya en ella elementos del grupo del hierro, la estrella alcanza un alto grado de inestabilidad —fase de supernova—, que da lugar a un colapso de su interior y que finaliza en una gran explosión: los elementos formados, junto con gran cantidad de neutrones y otras partículas subatómicas, son lanzados al espacio a alta velocidad. Estas partículas, ya en el espacio, inciden sobre núcleos de elementos ya producidos, llegando a crear núcleos hasta del tamaño del uranio (elemento número 92 y último de los denominados naturales).
Nuestro planeta está formado por todos los elementos que, gracias a este proceso evolutivo que dura millones y millones de años, se originaron en algún lugar desconocido del espacio.
Fuente: Temas Clave de Aula Abierta Salvat – La química, ciencia de la materia y el cambio. Publicado en el año 1982
Autores: Jorge Batlle y José Gumuzzio
