En 2009, los científicos hicieron un descubrimiento innovador que finalmente se remonta a un rincón remoto del mundo. En una caja obtenida del Museo Italiano de Historia Natural en Florencia, Italia, encontraron un pequeño grano de mineral extraterrestre que se formó poco después del nacimiento de nuestro sistema solar, hace 4.500 millones de años. El mineral provino de un área cerca de las montañas Koryak en Siberia oriental, y fue enviado a la Tierra por un objeto conocido como el meteorito Khatyrka. Este último fue descubierto solo después de que los investigadores regresaron al área en busca de minerales más exóticos en 2011.
Esta nueva roca ha sido designada como cuasicristal, en reconocimiento a sus propiedades estructurales únicas. Un cuasicristal se parece a un cristal normal en el exterior, pero en el interior es notablemente diferente. Mientras que los átomos en un cristal puro se organizan en patrones que se repiten constantemente, las celosías atómicas dentro del cuasicristal son ordenadas y diversas, mostrando una variedad de formas nunca antes vista en una sustancia natural.
Más de 100 versiones sintéticas de estos minerales se han producido en laboratorios, desde 1982 hasta nuestros días. Hasta estos experimentos, tal forma de materia nunca se había visto antes, y en el pasado se creía que era teóricamente imposible según las ideas aceptadas sobre las leyes de la naturaleza. Anteriormente, lo único que se había encontrado eran los cristales, con sus patrones rígidamente repetitivos, y los llamados sólidos normales, que están formados por átomos dispuestos en ningún orden en particular.
Incluso después de que los quasicristales fueron creados en un laboratorio, se dudó de su existencia en la naturaleza. Pero una de las personas que predijo que los cuasicristales podrían ser realmente moldeables, el físico teórico de la Universidad de Princeton Paul Steinhardt, estaba decidido a no dejar piedra sin remover (en sentido figurado y literal) en su búsqueda de los quasicristales formados por los procesos de la naturaleza.
Steinhardt fue el responsable de encontrar la muestra de cuasicristales en la caja del museo italiano, con la ayuda de un geólogo italiano llamado Luca Bindi. Steinhardt formó un equipo de científicos para estudiar este intrigante mineral, y finalmente confirmaron la estructura única de la pequeña roca en una de las áreas más remotas del planeta.
Para descubrir el verdadero origen de la muestra de cuasicristales, el equipo de científicos investigó numerosas posibilidades. Intentaron desarrollar un escenario realista que explicara cómo el cuasicristal podría haberse formado naturalmente en la Tierra. Pero al final, pudieron establecer con casi el 100 por ciento de certeza que había llegado a la Tierra desde algún otro lugar del sistema solar.
El análisis de Steinhardt mostró que el mineral estaba incrustado en otro mineral conocido como estishovita. Esta roca proviene de los meteoritos, y su cerco del quasicrsytal significa que ambos minerales se formaron por un proceso de alta presión aproximadamente al mismo tiempo dentro de un meteorito que finalmente aterrizó en las zonas salvajes de Siberia. Una conclusión adicional de su conclusión fue el descubrimiento de que la proporción de isótopos de oxígeno dentro del cuasicristal no era compatible con las proporciones encontradas en la Tierra, sino que, en cambio, era explicable solo si el cuasicristal había sido creado fuera del planeta.
"El hallazgo es una evidencia importante de que los cuasicristales pueden formarse en la naturaleza en condiciones astrofísicas, y proporciona evidencia de que esta fase de la materia puede permanecer estable durante miles de millones de años", explicó Steinhardt después de anunciar los resultados del análisis de su equipo.
No contentos con encontrar un solo quasicristal, Steinhardt y sus asociados hicieron su propio viaje a Siberia en 2011. Después de buscar en el área de la Península de Kamchatka cerca de las Montañas Koryak, pudieron obtener una muestra fresca de roca del meteorito de Khatyrka y, finalmente, encontró dos más cuasicristales, cada uno de los cuales tenía una estructura molecular única. Dado que los cuasicristales son extremadamente pequeños, la búsqueda de ellos es un poco como buscar una aguja en un pajar, y la muestra más recientemente descubierta solo se descubrió en 2016, cinco años después de que la muestra del meteorito se retiró de Siberia.
Se encontró que los tres cuasicristales contenían una mezcla de aluminio, cobre y hierro. El tercer cuasicristal descubierto tiene una estructura especial que aún no se ha creado en forma sintética en un laboratorio, destacando el hábito persistente de la naturaleza de producir más novedad de lo que esperamos o imaginamos que sea posible.
En cuanto a la fuente de los cuasicristales formados naturalmente, Steinhardt especula que una colisión violenta entre dos asteroides en los primeros días del sistema solar podría haber creado estos minerales notables. Un estudio detallado de sus características y otros materiales en la muestra de meteoritos de Khatyrka recuperados, podrían ayudar a los físicos y geólogos a determinar más sobre las condiciones en que se encontraba el sistema solar en su etapa de formación.
Los cuasicristales poseen un interesante paquete de características. Son extremadamente duros, pero también son resbaladizos al tacto y no generan mucha fricción.
Hasta ahora, la búsqueda de aplicaciones útiles ha dado solo unos pocos resultados, a pesar de que los investigadores han estado trabajando con muestras sintéticas durante más de tres décadas. Quasicrystal se ha utilizado para endurecer el acero con el que se fabrican los instrumentos quirúrgicos y otros instrumentos médicos, y el propio Steinhardt inventó una sartén revestida con quasicrystal que posee unas impresionantes cualidades antiadherentes. Pero a partir de ahora, eso es todo.
Como lo explicó Paul Asimov, un investigador de cuasicristales del Instituto de Tecnología de California, los científicos que trabajan en esta área esperan "encontrar nuevas aleaciones cuasicristalinas que puedan tener alguna mayor utilidad".
Se estima que hasta 100 toneladas de desechos espaciales ingresarán a la atmósfera de la Tierra todos los días. La mayor parte se quemará, pero unos pocos miles de kilogramos de material realmente llegarán a la superficie de la Tierra cada año.
Pocos adivinarían que nos están rociando constantemente las rocas y el polvo del sistema solar, de los cuales solo una pequeña parte se verá o identificará.
Lo que por supuesto trae una pregunta. ¿Existen otras formas exóticas y extraterrestres de materia emitidas por meteoritos que se encuentran en lugares remotos o distantes, en espera de ser descubiertos por intrépidos exploradores científicos? No se puede descartar la posibilidad.
En un momento, la existencia de sustancias como los cuasicristales se consideraba imposible. Otras sobras imposibles de la antigüedad también pueden haber aterrizado aquí, traídas en las alas de ardientes y brillantes carros de roca. Cuando se descubren, pueden obligarnos a ampliar nuestras concepciones sobre la naturaleza de la materia.
Imagen de Portada: Un meteorito de hierro. Crédito: Vladimir / Adobe Stock
Autor Nathan Falde