Más pruebas del origen extraterrestre de los cuasicristales

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Artículo publicado por Colin Stuart el 13 de agosto de 2012 en physicsworld.com

Un equipo internacional de investigadores ha encontrado nueve muestras nuevas de cuasicristales naturales. El trabajo también proporciona pruebas de que los cuasicristales llegaron a la Tierra en un meteorito. El descubrimiento del equipo desafía nuestra comprensión tanto de la cristalografía como de la formación del sistema solar.

Las estructuras de cristal convencional están hecha de átomos, o cúmulos de átomos, que se repiten periódicamente. Estos patrones normalmente se restringen a dos, tres, cuatro o seis simetrías rotacionales – los números corresponden a cuántas veces el cristal tiene el mismos aspecto durante una rotación a lo largo de 360°. Durante mucho tiempo estas reglas se consideraron reglas inflexibles, y no se pensaba que hubiera ningún cristal que rompiese estas condiciones.

Meteorito con cuasicristales


Ordenado, pero no periódico

Sin embargo, el físico israelí Daniel Shechtman encontró un cristal que rompía dicha norma en 1984 y fue galardonado con el premio Nobel de química en 2011 por su trabajo. Shechtman había descubierto un cuasicristal – un cristal que, aunque estaba ordenado, no contenía estructuras que se repetían periódicamente. El cristal de Schectman también tenía una simetría rotacional de 10. Incluso tras su descubrimiento, hubo mucho escepticismo acerca de la existencia de dicho material. Pero conforme pasaron los años, otros físicos empezaron a construir cuasicristales por sí mismos y ahora se han encontrado más de 100 tipos diferentes. Estos, sin embargo, son sistéticos y se han creado bajo condiciones de laboratorio controladas con precisión. Tal como se supuso en un principio que no podían existir los cuasicristales, tras su descubrimiento se supuso que no podían aparecer en la naturaleza.

Esta suposición se puso en duda en 2009, cuando Paul Steinhardt, de la Universidad de Princeton – el hombre que acuñó originalmente el término “cuasicristal” – parecía haber descubierto una variedad natural en una muestra de roca procedente de Rusia. Steinhardt y su colega Luca Bindi, de la Universidad de Florencia en Italia, midieron la proporción de isótopos de oxígeno dentro de la muestra y sus resultados sugerían que la roca pertenece a un tipo de meteoritos conocido como condritas carbonáceas. No solo esta roca contenía cuasicristales naturales, sino que procedía del espacio exterior.

Un emocionante pasado

Pero se mantuvo el escepticismo que había perseguido a los cuasicristales desde su descubrimiento. La muestra de roca se rastreó hasta Valery Kryachko, un ruso que en 1979 había estado bateando en busca de platino en un río que cruzaba las montañas Koryak en el extremo oriental de Siberia. La roca había aparecido de algún modo en la colección del museo de Bindi en Italia. “La gente era escéptica respecto a la historia de la roca dado que el relato de cómo llegó hasta Florencia implica diarios secretos, traficantes y agentes del KGB”, comenta Steinhardt a physicsworld.com.

“La única forma de zanjar el debate era tratar de encontrar más muestras”, explica Steinhardt. Reunió un equipo de 10 científicos, dos conductores y un cocinero que se embarcaron en una expedición de 4 días a lo largo de Siberia hasta el río donde Kryachko había encontrado la muestra original. Una vez allí, batieron 1,5 toneladas de sedimentos del lecho del río, aislando finalmente unos kilos para su análisis.

Tras seis semanas de laborioso análisis grano a grano, dieron con algo especial. “Encontramos un grano con una mota de metal en él. No solo contenía cuasicristales, sino que la proporción de isótopos de oxígeno era exactamente la misma [que en la muestra original]”, dice Steinhardt. “Fue un momento increíble. En el campo nadie apostaba a que tuviésemos más de un 1% de posibilidades de éxito”, añade. El equipo aisló un total de nueve muestras de cuasicristales. Se cree que estas muestras proceden todas del mismo meteorito, y el análisis de las capas de sedimentos sugiere que aterrizó en los últimos 15 000 años.

Formación extrema

Dado que los cuasicristales proceden de un meteorito condrita carbonácea, deben haberse formado en los primeros días del sistema solar. Las condritas carbonáceas se cree que han colisionado entre sí para formar los núcleos de los planetas rocosos, y por tanto, los cuasicristales de Steinhardt son más antiguos que la propia Tierra. Sin embargo, los actuales modelos no pueden explicar la presencia de estos cuasicristales. “Necesitamos un nuevo tipo de proceso geológico que los forme, y por tanto esto desafía nuestras ideas sobre la formación del sistema solar”, comenta Steinhardt.

Las intensas condiciones presentes en el joven sistema solar también desafían la visión predominante de los cuasicristales como objetos que tienen que producirse en configuraciones de laboratorio cuidadosamente controladas. “Los cuasicristales no son los delicados materiales que pensábamos que eran. Los que encontramos deben haberse formado bajo robustas y duras condiciones en los inicios del sistema solar”, apunta Steinhardt.

Otros están de acuerdo en que el mundo de los cuasicristales podría cambiar con este incremento de 10 en el número de ejemplos naturales. “Este resultado enfatiza lo normales que son los cuasicristales y espero que los haga un poco menos extravagantes”, dice Renee Diehl, investigadora de física de superficie en la Universidad Estatal de Pennsylvania, en Estados Unidos, a physicsworld.com. “Nos abre los ojos al hecho de que pueden haber estado a nuestro alrededor y no nos hemos dado cuenta”, explica.

La investigación se publica en la revista Reports on Progress in Physics.


Autor: Colin Stuart
Fecha Original: 13 de agosto de 2012
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