Respuestas sorprendentes a preguntas cotidianas
6. ¿Adónde van los globos de helio?
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CAPÍTULO
6
¿Adónde van los globos de helio?
Si alguna vez has ido con niños a una feria, sabrás que solo es cuestión de tiempo hasta que acaben pidiendo que les compren uno de esos globos de helio que tienen forma de personaje de dibujos animados. Yo no tengo hijos, pero, como exniño, puedo comprender perfectamente esa fascinación: teniendo en cuenta que todos los objetos que me rodeaban en mi vida cotidiana tiraban de mis manos hacia abajo cuando las sujetaba, recuerdo que la sensación de que el globo tirara de mí hacia el cielo era muy desconcertante.
También es posible que hayas visto en primera persona cómo esa fascinación infantil termina en cuanto el contrapeso del globo se suelta y su silueta colorida empieza a ascender hacia el firmamento sin control, haciéndose cada vez más pequeña hasta que se pierde entre la oscuridad de la fría noche. Si ese es el caso, puede que el niño hubiera empezado a llorar desconsoladamente ante la pérdida del globo y que decidieras contarle alguna milonga para que se calmara, como por ejemplo que el globo se debía marchar para alegrarle el día a algún niño que estuviera triste en un lugar lejano del planeta. Si tu mente es especialmente retorcida, puede que incluso te bajaras una de esas aplicaciones que te avisan cuando va a pasar algún satélite por encima de tu zona y le soltaras al niño que esa luz que cruza el cielo entre las estrellas era el globo que había perdido, que ahora está en órbita alrededor del planeta.
Pues bien, solo te quería avisar de que voy a dedicar este capítulo a desenmascarar esta farsa y explicar la cruda realidad sobre el destino de los globos de feria a ese niño engañado. Es más, espero que le estés leyendo este capítulo a modo de cuento para dormir.
¿Qué dices? Nadie en su sano juicio usaría un libro de divulgación científica como este como cuento para dormir.
Por favor, voz cursiva, déjame ponerme dramático por una vez.
Para entender adónde van a parar los globos de feria, lo primero que hay que tener en cuenta es que están llenos de helio, el segundo elemento menos denso de la tabla periódica (después del hidrógeno). Para que te hagas una idea de lo baja que es la densidad de este gas, en condiciones normales, una botella de un litro llena de aire y otra de helio pesarían 1,24 gramos y 0,179 gramos, respectivamente.
Sin contar el peso de la botella, ¿no?
Efectivamente, voz cursiva.
Estupendo, pues no hace falta que te enrolles. Los globos de helio escapan hacia arriba por el mismo motivo que el aceite flota en el agua: porque el helio es mucho menos denso que el aire.
Bueno, sí... Pero ¿nunca te has preguntado cuál es el fenómeno concreto que provoca que las cosas ligeras floten sobre las más densas?
No, porque ya lo sé: debido a su menor densidad, el volumen de aire que desplaza un globo de helio contiene una masa mayor que el globo en sí, así que el aire ejerce una fuerza sobre él en sentido contrario a su peso que empuja el globo hacia arriba.
Cierto, pero no me estoy refiriendo a eso. Te estaba preguntando si sabes cuál es la causa fundamental de esa fuerza hacia arriba que hace que unas cosas floten sobre otras.
Ah, vale, no. Pero no creo que eso sea muy importan...
Pues el secreto está en la presión y en los átomos en movimiento de los gases, voz cursiva.
La presión es una magnitud que determina cuánta fuerza experimenta una superficie por cada unidad de área, de manera que, cuanto mayor sea la fuerza y menor sea la superficie sobre la que está aplicada, más alta será la presión generada. Este es el motivo por el que los clavos tienen un extremo puntiagudo que permite concentrar toda la fuerza en un punto muy pequeño, porque, si fuera amplio y plano, la fuerza transmitida por cada golpe del martillo se repartiría por un área mayor y sería mucho más difícil clavarlos.
Puedes observar cómo la presión varía con la cantidad de superficie de contacto con un experimento muy simple: coloca la punta de tu dedo índice entre las costillas de la persona que tengas más cerca y empuja con fuerza. Si, por lo que fuera, no te ves obligado a salir corriendo, puedes explicarle que estás haciendo un experimento sobre la presión y volver a empujarle las costillas con la misma fuerza, pero esta vez apoyando la palma de la mano entera. Cuando esa persona potencialmente desconocida se dé cuenta de que este segundo empujón no le hace daño y le aclares que eso se debe a que ahora la fuerza está repartida por una superficie más amplia y que, por tanto, la presión aplicada sobre sus costillas es menor, probablemente te dará las gracias por el dato y ese será el comienzo de una bonita amistad.
Creo que será mejor que aclares que estás sugiriendo este experimento en broma, por si acaso.
Tienes razón, voz cursiva. Mejor haz este «experimento» sobre tus propias costillas...
Otro ejemplo curioso es el famoso truco de las camas de clavos en las que se tumban los faquires. La punta de un clavo tiene una superficie muy pequeña, pero si se reparte el peso de una persona sobre suficientes clavos, la superficie de contacto total será tan grande que la presión que ejerce cada clavo individual no será lo bastante intensa como para atravesar la piel. O sea, que tumbarse sobre una cama de clavos no es ningún milagro, sino una simple cuestión física. Lo realmente milagroso sería que alguien se tumbara sobre una cama de tres o cuatro clavos, en lugar de cientos.
Tampoco estaría de más que aclarases que no estás proponiendo la cama de clavos a modo de experimento.
Sí, sí, esto era solo un dato interesante, y no recomiendo a nadie que lo intente replicar.
La cuestión es que la presión aparece allá donde hay alguna fuerza involucrada entre dos superficies que están en contacto, como la que ejercen las ruedas de los coches sobre el suelo o el canto de la mesa sobre mis antebrazos mientras escribo estas líneas. Ahora bien, la presión no solo aparece entre objetos sólidos... Y, de hecho, todo lo que se encuentra sobre la superficie de la Tierra está sometido a la presión permanente del peso del aire que tiene encima.
Pero ¿qué dices? ¿Cómo va a aplastarte el aire? ¡Si no pesa nada!
Es cierto que el aire tiene una densidad de solo 1,24 gramos por litro al nivel del mar, pero, por muy ligero que sea, hay que tener en cuenta que todos tenemos una capa de aire de centenares de kilómetros de grosor descansando sobre nuestras cabezas, así que la masa de todo ese gas no se puede despreciar. Ahora bien, también es cierto que la mayor parte de esa masa de aire que nos aplasta continuamente está concentrada cerca de la superficie terrestre porque la densidad de la atmósfera disminuye con la altura, como veremos en el siguiente capítulo.
A efectos prácticos, asumiendo que la densidad del aire se mantuviera constante, se podría considerar que todos tenemos una columna de gas de unos diez kilómetros de altura ejerciendo presión sobre toda la superficie de nuestra piel en todo momento. Como la piel de la persona media tiene un área total de unos dos metros cuadrados, eso significa que sobre cada uno de nosotros descansa el peso de unos 20.000 metros cúbicos de aire, con una masa total de unos 24.800 kilos (asumiendo que todo el aire de esa columna tiene una densidad de 1,24 gramos por litro).
¡¿Qué dices?! ¡¿Y cómo puede existir vida en la Tierra?! ¡¿Cómo es que no estamos todos aplastados?!
Bueno, porque la vida ha evolucionado en estas condiciones y se ha adaptado para soportar esta presión. Por ejemplo, las cavidades de nuestro cuerpo que son susceptibles de ser aplastadas (como los pulmones o el tracto digestivo) están llenas de aire que se encuentra a la misma presión que el de la atmósfera y que, al ejercer presión en dirección contraria a la del aire que nos rodea, impide que nuestros tejidos se hundan. Además, hay que tener en cuenta que esas casi veinticinco toneladas de aire están repartidas a través de toda la superficie de nuestro cuerpo, por lo que cada centímetro cúbico de nuestra piel soporta el peso alrededor de «solo» un kilo de aire.
En realidad, los organismos terrestres lo tenemos fácil en comparación con los que habitan en las profundidades de los océanos, porque el agua es casi mil veces más densa que el aire. Como resultado, una columna de agua de solo 10,3 metros de altura ejerce tanta presión sobre nuestro cuerpo como toda la atmósfera al nivel del mar, lo que significa que los animales que habitan en las partes más profundas de la fosa de las Marianas, sepultados bajo una capa de agua de casi once kilómetros de grosor, experimentan una presión 1.070 veces superior a la que notamos sobre la superficie.
¡Es inconcebible!
Bueno, no sé, comparada con las cifras que manejábamos en el capítulo anterior, esta no me parece tan alta como para que no se pueda concebir, pero, en cualquier caso, el hecho de que la presión de un fluido aumente con la profundidad es un dato importante para entender por qué las cosas flotan en el agua o en el aire.
Lo primero que hay que tener en cuenta es que un objeto solo flotará si el fluido sobre el que descansa lo empuja hacia arriba con una fuerza igual a la que su peso ejerce hacia abajo, algo que solo ocurre cuando la masa de fluido que desplaza el objeto a su alrededor es equivalente a la suya propia. Dicho de otra manera: un barco de cien toneladas flota porque la parte que está sumergida desplaza cien toneladas de agua a su alrededor. Y esas cien toneladas de agua son las que ejercen la resistencia necesaria para que el barco se pueda «apoyar» sobre el líquido sin hundirse.
Eso sí, un objeto solo podrá flotar si su densidad es menor que la del agua, porque, de lo contrario, la masa de agua que desplazará a su alrededor siempre será inferior a la suya propia y el líquido no podrá soportar su peso, así que se hundirá. Por eso, un barco flota y un mazacote de acero se hunde, aunque ambos estén hechos del mismo material: el barco contiene un montón de espacio lleno de aire que reduce su densidad global.
Ya, bueno, el caso de los barcos es fácil de entender, porque el agua solo empuja su parte inferior, pero ¿qué pasa con los globos de helio, que están completamente rodeados de aire? ¿Por qué ascienden, si el aire los empuja desde todas las direcciones por igual?
Buena pregunta, voz cursiva. Respondamos a esta pregunta con un ejemplo más familiar.
Si alguna vez has intentado meter una pelota bajo el agua, habrás notado que, aunque consigas sumergir todo su volumen por debajo de la superficie del líquido, el balón empuja tus manos hacia arriba con mucha fuerza. Y esto se hace raro a primera vista porque, como comenta la voz cursiva, el agua debería empujar la pelota con la misma fuerza desde todas las direcciones. El detalle importante que hay que tener en cuenta para entender esta situación es que, como he comentado, la presión se incrementa con la profundidad, de modo que la parte inferior de la pelota está sometida a una presión un poco mayor que la superior. Este desequilibrio resulta en una fuerza hacia arriba que es más intensa que la que empuja la pelota hacia abajo… Y, de hecho, esa fuerza hacia arriba es la que hace que los objetos menos densos que el agua asciendan a través de este líquido y contra la que tenemos que luchar para hundir el balón.
A nivel microscópico, esta fuerza ascendente aparece porque las moléculas del agua chocan con más fuerza con la parte inferior del balón que con la parte superior, ya que están sometidas a una presión más alta. O sea, que, de nuevo, nos encontramos ante un fenómeno que se puede explicar a través del simple movimiento de las moléculas.
Pues bien, resulta que el mismo principio que empuja hacia arriba una pelota que está sumergida en el agua se puede aplicar a los globos de helio y la atmósfera terrestre: como la parte superior del globo está sometida a una presión un poco menor que la inferior, las moléculas que impactan con él por la parte de abajo lo empujan hacia arriba y hacen que ascienda. Y, a su vez, esto solo es posible porque el volumen de aire que desplaza el globo de helio a su alrededor tiene una masa mayor que la del propio globo.
De hecho, la diferencia de densidad entre el helio y el aire se puede utilizar para levantar cargas del suelo. Si cogemos un globo con un volumen de un metro cúbico y lo llenamos de helio, dentro del globo solo habrá 160 gramos de gas, pero la masa del metro cúbico de aire que desplazará a su alrededor rondará los 1,24 kilos. Restando los 160 gramos del helio, eso significa que cada metro cúbico de este gas produce un empuje de 1,08 kilos en dirección al cielo que se puede utilizar para levantar cargas en el aire.
Por ejemplo, las enormes cámaras de los zepelines se suelen llenar con miles de metros cúbicos de helio que les permiten levantar cargas de varias toneladas, incluyendo la masa de su propia estructura. Ahora bien, la desventaja que tiene este método de volar es que el tamaño de los zepelines debe ser inmenso para poder albergar el volumen enorme de gas que necesitan para poder levantarse del suelo: el mayor dirigible que se ha construido jamás, el LZ-129 Hindenburg, medía 237 metros de longitud y albergaba 200.000 metros cúbicos de gas.1 En comparación, los típicos aviones Boeing 737 o Airbus A320 que se usan con frecuencia en la aviación moderna de pasajeros tienen una longitud de entre 31 y 42 metros.
Espera, el nombre de ese zepelín me suena... ¿El Hindenburg no es el dirigible que se incendió en 1937 mientras aterrizaba y donde murieron las 36 personas que viajaban a bordo?
Efectivamente, voz cursiva, el famoso desastre del Hindenburg tuvo lugar porque, debido a la escasez del helio y su elevado coste, se decidió llenar el dirigible con hidrógeno, un gas que no solo es mucho más fácil de obtener que el helio, sino que, al tener una densidad aún menor (noventa gramos por metro cúbico), puede levantar una carga mayor por cada una unidad de volumen (1,15 kilos por cada metro cúbico de gas, frente a los 1,08 kilos del helio).
Pero, pese a estas grandes ventajas, el hidrógeno tiene el pequeño inconveniente de que es altamente inflamable, y, aunque no se conocen las causas exactas por las que el Hindenburg empezó a arder, una de las hipótesis es que el incendio empezó cuando una chispa producida por la electricidad estática prendió fuego a la gran masa de hidrógeno que contenía la aeronave. Hablaré de cómo se producen estas chispas de electricidad estática más adelante, pero, fuera cual fuera la causa original del incendio, no cabe duda de que todo ese hidrógeno no ayudó a que el Hindenburg dejara de arder.
Hoy en día no es frecuente ver zepelines, pero tanto el hidrógeno como el helio se siguen utilizando para llevar cargas a grandes altitudes a pequeña escala. Un ejemplo son los globos meteorológicos, que se elevan hacia el cielo cargados de instrumentos que registran cómo varían las propiedades del aire con la altura (como la temperatura, la presión y la humedad) y proporcionan esos datos a los meteorólogos para que puedan predecir cómo evolucionarán las condiciones climáticas de la zona.
En cualquier caso, por mucha tecnología que lleve un zepelín o un globo meteorológico a bordo, el principio que los ayuda a levantar el vuelo es el mismo que hace que los globos de feria se pierdan en el cielo: desplazan el aire más denso que los rodea y esa masa de gas genera un empuje ascendente sobre ellos gracias a la diferencia de presión que existe entre su parte superior e inferior.
Captado, pero ya te has enrollado muchísimo, así que vamos al grano de una vez: ¿cuál es el destino final de los globos de helio? ¿Ascienden a través de la atmósfera sin parar, hasta que llegan al espacio?
Más bien no, voz cursiva... Pero nos estamos acercando a la devastadora realidad.
Los globos se mantienen hinchados porque el gas que contienen está compuesto por trillones de moléculas que se mueven a gran velocidad y chocan incesantemente con las paredes interiores del globo, empujándolas hacia fuera. Pero, claro, al mismo tiempo, la atmósfera también está llena de moléculas que impactan todo el rato con la pared exterior del globo y producen una fuerza en la dirección opuesta que intenta comprimirlo. Por tanto, para que un globo se hinche, las moléculas de gas que hay en su interior tendrán que empujar las paredes del globo hacia fuera con más fuerza que el aire de la atmósfera, que intenta aplastarlas hacia dentro. O dicho de otra manera: la presión interior del globo tendrá que ser superior a la de la atmósfera que lo rodea.
Ahora bien, a medida que un globo de helio gana altitud, la presión del aire que lo rodea va disminuyendo porque la «columna» de atmósfera que tiene encima es cada vez menos gruesa y la cantidad de aire que descansa sobre él disminuye. Pero, claro, si ese globo se hinchó al nivel del mar, el helio de su interior conservará esa presión superior durante su ascenso. Como resultado, el globo se irá hinchando durante el ascenso porque la presión del helio de su interior será cada vez mayor respecto a la del gas que lo rodea.
El triste final del globo de helio llegará cuando alcance una altitud de unos treinta o cuarenta kilómetros. Llegados a este punto, el globo se habrá hinchado tanto que el plástico ya no podrá aguantar más la tensión y reventará, igual que la agradable burbuja de mentiras en la que había vivido el niño al que engañaste hasta que le has leído estas líneas. Pero, ojo, que eso no es lo peor: es probable que el envoltorio de plástico acabe cayendo al mar, y, una vez allí, lo más seguro es que una o varias tortugas, posiblemente miembros de la misma familia feliz, lo engullan pensando que es una suculenta medusa... Sin sospechar que, en realidad, se trata de un arma mortífera teledirigida enviada por un niño que vive en un lugar lejano, diseñada para taponar sus estómagos y matarlas poco a poco de inanición.
«Por tanto, la moraleja de esta historia es que ese globo de helio con el que te habías encaprichado estaba destinado a dejar un reguero de muerte y destrucción a su paso. Ese es el macabro destino final de los globos de helio que te he estado ocultando durante todos estos años. Siento haberte mantenido parapetado en la trinchera de la ignorancia durante todos estos años, hijo mío.»
Pero ¿qué dices? ¿Con quién se supone que estás hablando ahora?
Perdona, voz cursiva, es que estoy asumiendo que realmente hay algún padre que le está leyendo estas líneas a su hijo y quería sonar lo más dramático posible. Pero, ahora en serio, es mejor dejar de soltar globos de helio al aire, que ya echamos suficiente basura a nuestro entorno como resultado de nuestra actividad diaria.
Vale, vale, temía que por fin se te habían terminado de cruzar los cables del todo. En cualquier caso, me ha sorprendido que los globos de helio revienten y vuelvan a caer. Pensaba que ascendían hasta que se perdían en el espacio.
Pues no, voz cursiva.
En primer lugar, se considera que la frontera del espacio empieza a los cien kilómetros de altitud, pero los globos de helio no llegan ni a la mitad del camino, porque la disminución de la presión atmosférica hace que revienten a una altitud de treinta o cuarenta kilómetros. De hecho, incluso aunque no reventaran, el gas que contienen los globos de helio se ha expandido tanto cuando alcanzan esta altitud que su densidad se vuelve tan baja como la del aire que los rodea, así que simplemente dejarían de ascender y se mantendrían a esta altura de manera indefinida.
Aun así, también hay que tener en cuenta que la atmósfera terrestre no termina de golpe, sino que va volviéndose menos densa de manera muy gradual hasta que da lugar al vacío interplanetario. Es más, esa «frontera», que se encuentra a cien kilómetros de altitud, la llamada línea de Kármán, simplemente representa la distancia de la superficie a partir de la que las aeronaves no son capaces de generar la sustentación necesaria para volar, ya que la densidad del aire es demasiado baja.2 En realidad, incluso la Estación Espacial Internacional, que da vueltas alrededor de la Tierra a cuatrocientos kilómetros de altitud, tiene que dar pequeños acelerones de vez en cuando para recuperar la velocidad y la altitud perdidas por la fricción con la poca atmósfera que hay ahí arriba.
Pero, dejando esto a un lado, el motivo principal por el que un globo de helio no puede ascender hasta perderse en el espacio interplanetario es que tendría que moverse a los once kilómetros por segundo necesarios para escapar del dominio gravitatorio de nuestro planeta. Y, como puedes imaginar, esa velocidad está muy lejos del alcance de un simple globo.
Ahora bien, aunque el helio no pueda escapar al espacio encerrado dentro de un globo, sí que lo hace cuando se encuentra en forma de gas libre.
Me explico.
En el primer capítulo he comentado que, aunque no lo notemos, las moléculas que contiene el aire que nos rodea se mueven a una velocidad que depende de su temperatura. Hablaré con más detalle sobre las velocidades tremendas que alcanzan las moléculas de gas dentro de dos capítulos, pero, mientras tanto, para que te hagas una idea, a 20 ºC y presión atmosférica, las moléculas individuales de nitrógeno atmosférico se mueven a una velocidad media de 464 metros por segundo... Más deprisa que una bala, literalmente.
Además, en ese capítulo también he comentado que las moléculas de gas están chocando constantemente entre ellas desde direcciones aleatorias. Por tanto, parte del motivo por el que los átomos de helio que hay sueltos en la atmósfera tienden a escapar al espacio es que, al ser tan ligeros, el resto de las moléculas más pesadas que hay en el aire los empujan y apartan de su camino cada vez que chocan con ellos. Como, además, el campo gravitatorio de la Tierra tiende a concentrar los gases más densos cerca de la superficie, los ligerísimos átomos de helio acaban siendo conducidos hasta una altura mayor por estas colisiones. De ahí que el helio «ascienda» a través de los gases más densos de la atmósfera: es puro bullying molecular.
Ahora bien, este detalle por sí solo no explica por qué los átomos de helio acaban escapando al espacio, ya que, una vez alcanzadas las capas altas de la atmósfera, necesitan moverse a unos once kilómetros por segundo en dirección opuesta a la superficie terrestre para poder escapar del campo gravitatorio de nuestro planeta y no regresar a la Tierra nunca más.
Ya, claro, ¿y cómo puede un átomo alcanzar esa velocidad? ¿Es que tienen cohetitos camuflados entre sus electrones?
Ojalá, voz cursiva, ojalá... Pero no: la velocidad de los átomos y las moléculas se incrementa cada vez que chocan con sus vecinas en el ángulo adecuado, pero también cuando absorben ciertas longitudes de onda de la radiación solar o cuando salen disparadas como producto de una reacción química, por poner un par de ejemplos. En el caso de los átomos de helio que se encuentran en las capas altas de la atmósfera, lo que les proporciona la velocidad y la dirección necesarias para escapar de las garras de la gravedad terrestre y perderse en el espacio son las colisiones con otras moléculas y la radiación solar.
Por tanto, aunque la historieta del globo que llega al espacio que habías intentado usar para consolar a ese niño era una sucia mentira, sí que es cierto que, tarde o temprano, el globo reventará, los átomos de helio que contiene acabarán abandonando el dominio gravitatorio de la Tierra y escapando al vacío interplanetario, donde serán arrastrados por el viento solar hasta el frío y desolador espacio interestelar. Una vez allí, esos átomos de helio podrán presenciar cómo las estrellas se van apagando y las galaxias se alejan hasta desaparecer de su vista con el paso de los miles de millones de años. Y, cuando la última estrella deje de brillar y la oscuridad perpetua se adueñe del universo, cada uno de esos trillones de átomos solitarios de helio que un día vivieron felizmente dentro de un globo maldecirán a aquel niño que lo soltó y los condenó al tormento de la soledad eterna.
No entiendo esta fijación repentina por romper relaciones paternofiliales. Pero, bueno, eso es lo de menos, volvamos al alarmismo: ¡el gas de nuestra atmósfera está escapando al espacio! ¡Vamos a morir todos!
No te preocupes, voz cursiva, que nuestra atmósfera solo está perdiendo hidrógeno y helio porque son los elementos más ligeros de la tabla periódica. Y, de todas maneras, la atmósfera terrestre solo pierde tres kilos de helio y cincuenta gramos de hidrógeno cada segundo.3
¡Da igual! ¡Vale, el oxígeno que respiramos no está escapando al espacio, pero los feriantes están perdiendo el helio con el que dan de comer a sus hijos!
Ahí sí que te doy la razón, voz cursiva, nos estamos quedando sin helio. Este dato es curioso si se tiene en cuenta que el helio es el segundo elemento más abundante del universo después del hidrógeno, pero es superescaso en la atmósfera terrestre precisamente porque tiende a ascender y escapar al espacio. Para que te hagas una idea de la poca cantidad de helio que hay en el aire que respiramos, de cada millón de partículas que contiene la atmósfera, casi 781.000 y 209.000 son moléculas de nitrógeno y oxígeno, respectivamente, pero solo 5 son átomos de helio.4
Como puedes imaginar, extraer helio a partir de la cantidad minúscula que flota en el aire no es viable, así que, actualmente, este gas se saca de los mismos depósitos subterráneos en los que se acumula el llamado gas natural, que es una mezcla de distintos hidrocarburos.
¿Qué dices? ¿Cómo puede ser que un gas tan ligero que tiende a escapar al espacio se encuentre bajo nuestros pies?
Porque la mayor parte del helio que utiliza nuestra sociedad se ha formado en depósitos subterráneos de minerales radiactivos a través de la descomposición de elementos inestables como el uranio o el torio. Esto se debe a que, como hemos visto hace dos capítulos, algunos átomos radiactivos intentan estabilizar su núcleo expulsando una partícula alfa, o, lo que es lo mismo, un grupo de dos protones y dos neutrones. ¿Y qué se obtiene cuando se unen un par de protones con otro de neutrones, voz cursiva?
No estarás intentando colarme algún juego de palabras de cachondeo, ¿no?
¡No! ¡Un núcleo de helio! El elemento que tiene dos protones y dos neutrones en su núcleo es el helio.
Bueno, el helio-4, para ser más específicos.
Gracias por especificar el isótopo, voz cursiva. El caso es que estos núcleos de helio que salen disparados de los átomos inestables absorben electrones de su entorno y se convierten en átomos de helio. Con el tiempo, estos átomos emitidos por los minerales radiactivos se van colando a través de las grietas que hay entre las rocas y se acumulan junto con otros gases hasta que alguien los encuentra y los extrae.
Pero, claro, el problema es que no todos los depósitos de gas natural contienen helio, y la cantidad que hay en nuestro planeta es muy limitada. Eso es un verdadero incordio, porque aunque los globos de feria pueden ser muy entretenidos, el helio tiene aplicaciones bastante más críticas. Por ejemplo, como este elemento alcanza los –270 ºC cuando se encuentra en estado líquido, se utiliza para enfriar los potentes imanes de los aparatos de resonancia magnética y los aceleradores de partículas, o para hacer experimentos a temperaturas bajísimas. Además, el pequeño tamaño de los átomos de helio y su inactividad química permiten detectar incluso las fugas más pequeñas que pueda tener una estructura. Y, por supuesto, el helio es un gas muy importante para los buceadores, porque lo utilizan para sustituir el nitrógeno y mitigar los efectos que he comentado en el segundo capítulo. Aun así, las reservas de helio se siguen agotando y no existe ninguna otra sustancia que pueda sustituirlo en estas aplicaciones.
Pero, como yo no sé cuál es la solución a este problema, sigamos hablando de gases que escapan al espacio.
El campo gravitatorio de la Tierra es lo bastante intenso como para que los gases de su atmósfera no puedan escapar al espacio con facilidad, pero, en otros mundos más pequeños, las moléculas no necesitan moverse a velocidades tan altas para conseguirlo. Este detalle tan simple puede incrementar muchísimo el ritmo al que un planeta pierde su atmósfera y cambiar por completo el aspecto de su superficie, como ocurrió en Marte, donde los cauces de ríos secos y la evidencia mineral sugieren que hasta un tercio de su superficie pudo haber estado cubierta de agua en el pasado. Pero, por desgracia, ese periodo húmedo terminó rápido por el simple hecho de que Marte tiene la mitad del diámetro de la Tierra.
¿Y qué tiene que ver el tamaño de Marte con la cantidad de agua de su superficie?
Mucho, voz cursiva, porque el Sol emite constantemente una corriente de partículas cargadas en todas las direcciones llamada viento solar. Cuando estas partículas chocan con las moléculas de gas de las capas superiores de la atmósfera de algún planeta, son capaces de incrementar su velocidad lo suficiente como para que escapen al espacio y acelerar el ritmo al que ese mundo pierde su aire.
La Tierra posee un potente campo magnético que desvía la mayor parte de estas partículas y protege nuestra atmósfera, pero Marte no tuvo tanta suerte: debido a su menor tamaño, el interior del planeta rojo se enfrió mucho más deprisa, su núcleo metálico se solidificó por completo y su campo magnético desapareció. Y, sin ese escudo magnético protector, al viento solar le quedó vía libre para empezar a arrastrar su atmósfera al espacio poco a poco.
A medida que Marte perdía su gas, la densidad de su atmósfera y la presión sobre su superficie empezaron a bajar, lo que redujo la temperatura de ebullición del agua al nivel del mar y, por tanto, incrementó el ritmo al que evaporaban sus océanos. Cuando el vapor de agua alcanzaba las capas altas de la atmósfera, la radiación ultravioleta del Sol separaba sus moléculas en átomos de oxígeno e hidrógeno individuales. Y, claro, como la velocidad necesaria para escapar de la gravedad de este planeta es de solo cinco kilómetros por segundo,5 esos átomos de hidrógeno tan ligeros podían escapar al espacio con facilidad y abandonar el planeta rojo para siempre, dejando atrás el oxígeno. De esta manera, el viento solar dispersó el hidrógeno marciano por el espacio y Marte se convirtió en el secarral cósmico que es hoy en día.
Qué mal rollo... Pero seguro que la Tierra no se puede quedar sin océanos, ¿no?
Seguro, voz cursiva, no te preocupes. Es cierto que las moléculas de agua son más ligeras que las del resto de gases que componen la atmósfera terrestre y que, por tanto, tienden a ascender a través de ella cuando este líquido se evapora, pero la temperatura del aire disminuye con la altura, y, tarde o temprano, el vapor de agua alcanza una altitud en la que hace suficiente frío como para que se vuelva a condensar, forme nubes y acabe cayendo de nuevo al suelo. Además, tenemos un excelente campo magnético que nos protege del viento solar.
Uf, menos mal. Pero, oye, acabas de decir que la temperatura a la que hervía el agua sobre la superficie de Marte fue disminuyendo a medida que el planeta perdía su atmósfera. ¿Qué tiene que ver la atmósfera con la temperatura a la que hierve el agua?
Buena observación, voz cursiva: lo que quería decir es que, como veremos en el siguiente capítulo, la temperatura no es el único factor que determina el ritmo al que se evapora un líquido.