formación molecular en granos de hielo

Una orquesta congelada en la que los músicos cambian de asiento cuando el director, el magnetismo, marca una nueva partitura. En el cristal de espinela, los átomos de hierro y magnesio se sientan en dos tipos de butacas: unos rodeados por cuatro vecinos, otros por seis.

En los rincones más fríos y oscuros del cosmos, los granos de polvo se cubren de hielo, como una ventana en un día helado. Este hielo no es solo agua congelada: también hay monóxido de carbono y dióxido de carbono. De este hielo pueden formarse luego cometas y planetas.

En una densa nube molecular, en el borde de un gas brillante, trabaja una cinta transportadora invisible. Toma fragmentos simples —átomos individuales y pares ligeros— y, paso a paso, los une para formar largas cadenas y anillos de carbono. La primera pieza de esta cinta transportadora ha escapado durante mucho tiempo a la vista. Ahora se ha encontrado.

En las profundidades negras del cosmos, en la superficie de diminutas partículas de hielo, tiene lugar una construcción silenciosa. Allí, donde la temperatura cae casi hasta el cero absoluto y la radiación es intensa, el aminoácido glicina (el ladrillo proteico más simple) se une consigo mismo.

La velocidad de 7,5 kilómetros por segundo es una línea divisoria: a partir de ella, una colisión cósmica convierte los granos de polvo en un reactor químico. En el medio interestelar pululan diminutos granos de polvo cósmico — herencia de estrellas moribundas.

En el agua enfriada a –40 °C ocurre una pausa paradójica: el hielo hexagonal perfecto no tiene prisa por nacer. En lugar de eso, se forma una estructura desordenada con incrustaciones de capas cúbicas: una verdadera cuna para la simetría futura, llena de desorden pero ya cargada con una arquitectura oculta.

La materia oscura sigue siendo uno de los mayores enigmas de la física moderna. Ya Vera Rubin, al observar la rotación de las galaxias, demostró que la materia visible no basta para evitar que las estrellas se dispersen.

Pequeñas semillas de vida pueden cruzar el vacío negro en viajeros helados como el cometa 3I/ATLAS. El Telescopio James Webb encontró por primera vez en él agua y metano, y el análisis de la luz reveló una composición de gases inusual.

En 2019, un visitante inusual entró en el sistema solar: el cometa 3I/ATLAS. Llegó de otra estrella, y los astrónomos pudieron ver por primera vez de qué está hecha su cola de polvo.

En el corazón de la Vía Láctea, en la nube G+0.693, los astrónomos captaron una señal dulce: líneas de emisión de eritrulosa, un azúcar simple con cuatro átomos de carbono y cuatro de oxígeno.

Con ayuda del telescopio James Webb, los astrónomos se asomaron a un antiguo cuásar — el deslumbrante corazón de una galaxia, donde un agujero negro gigante succiona materia. Resultó que no solo destruye, sino que también crea: sus potentes chorros y ondas de choque actúan como un auténtico molino cósmico.

Durante casi medio siglo, los astrónomos han buscado deliberadamente en el medio interestelar la glicina, el aminoácido más simple y uno de los bloques fundamentales de las proteínas.

En la fría nube de gas y polvo que los astrónomos llaman TMC-1, se encontraron recientemente dos sustancias con azufre: una huele a almendras amargas y la otra a huevos podridos. Pero en una nube así hay menos azufre del que debería. ¿A dónde va? Parece que se esconde en diminutos bolsillos de hielo en la superficie de los granos de polvo. El hielo en el espacio no se parece a una pista de patinaje.

En las frías nubes entre las estrellas, los granos de polvo están cubiertos de hielo, como los cristales en invierno con escarcha. Sobre esta costra helada ocurren reacciones químicas que no se dan en el gas. Una de ellas es el encuentro de un átomo de carbono con una molécula de nitrógeno.

Imagina que necesitas examinar un copo de nieve sin dejar que se derrita ni se dañe. Algo así es lo que enfrentan los científicos que quieren estudiar proteínas individuales, esas diminutas máquinas moleculares de la vida. Una proteína en solución tiembla constantemente y se agrupa con sus vecinas, y en un microscopio electrónico el haz la destruye.

Las levaduras están atrapadas en un gel transparente, como pasas en una gelatina. No se mueven por sí solas, pero pronto empiezan a ascender. El secreto está en su propia «gaseosa». Durante la fermentación, las levaduras liberan dióxido de carbono. En un medio denso, el gas no se escapa, sino que se acumula hasta formar burbujas.

Cada molécula es como un juego de construcción de átomos: las mismas piezas pueden ensamblarse de maneras distintas. Dos ensamblajes con el mismo conjunto de átomos pero diferente geometría se denominan isómeros. Si uno se obtiene del otro por una simple rotación alrededor de un enlace, se trata de confórmeros, como un brazo doblado y uno estirado.

Los radiotelescopios captaron la radiación del objeto celeste G358.93-0.03 MM1, un caliente capullo dentro del cual se enciende una estrella masiva. En ese resplandor se detectaron líneas de glicolamida, una delicada molécula de carbono.

Una gota de agua con partículas diminutas se seca sobre la mesa. El agua se evapora, las partículas quedan y se organizan en un patrón, como la arena después de la marea baja. Pero si las partículas son blandas, el patrón resulta completamente diferente.

En el cristal de un metal, los átomos se alinean en filas ordenadas, como ladrillos en una pared. Pero si se arranca un ladrillo, queda un hueco: lo que llamamos vacancia. Bajo irradiación, estos huecos se multiplican, comienzan a fusionarse en grandes cavidades y el metal pierde resistencia.

Las moléculas ultrafrías son un material prometedor para la computación cuántica, pero reunirlas en un arreglo ordenado, como huevos en una caja, no es tarea fácil. Se ha propuesto un método para cargar moléculas una a una en pinzas ópticas o redes directamente desde el gas.

En los océanos bajo el hielo de Europa, Ganímedes y Calisto podría esconderse la vida. Sus ladrillos de carbono, quizás se hornearon antes del nacimiento de las lunas, en el disco de gas y polvo alrededor del joven Júpiter. Este horno cósmico gigante funcionaba con un lento calentamiento por fricción, no con la dura luz ultravioleta.

En las oscuras y frías nubes donde apenas comienzan a formarse las estrellas, los granos de polvo se visten con abrigos de hielo. Ese hielo no es solo agua congelada: contiene dióxido de carbono, metanol, amoníaco y otras moléculas disueltas.

En las oscuras y frías nubes donde nacen las estrellas, los granos de polvo están cubiertos por una costra de hielo. Por esa costra, como por una carretera invernal, deambulan lentamente átomos sueltos.

Los astrónomos, usando el James Webb y la espectroscopía (descomponer la luz en colores), observaron a través del polvo el centro de la galaxia IRAS 07251-0248. Allí encontraron benceno, acetileno, metano: los mismos hidrocarburos que forman la gasolina y los plásticos.

En un vaso de agua se disuelven varias sales y formaldehído. Al cabo de un tiempo, el líquido se separa espontáneamente: aparecen gotas con membrana, parecidas a diminutas burbujas. Dentro de cada gota ocurren transformaciones químicas, y la gota misma crece al incorporar materia de la solución circundante. Estas gotas no son simples burbujas. En su interior se forman gotas más pequeñas, que también pueden crecer.

En las frías nubes de gas interestelar, el carbono se esconde en moléculas de monóxido de carbono (CO), como el azúcar disuelto en el té. Pero cerca de estrellas masivas y calientes, ese 'té' hierve: la radiación intensa rompe las moléculas y el carbono sale en forma de átomos individuales o iones.

En el centro de nuestra Galaxia hay un denso bosque de polvo y gas. La luz de las estrellas apenas logra abrirse paso a través de esta espesura, como una linterna en la niebla. Pero es precisamente allí, en esa nube densa, donde nacen nuevas estrellas. Los científicos decidieron asomarse a esa niebla. Tomaron la luz de 15 estrellas brillantes que atraviesan las nubes frías.

Una mota de polvo cósmico está cubierta de hielo, y sobre ese hielo, como en una diminuta cocina, se preparan moléculas. Una de ellas es el metanol, un alcohol que en el espacio sirve como materia prima para compuestos más complejos.

La forma habitual de congelar una célula viva se parece a intentar ponerle un traje espacial: primero hay que introducir la sustancia protectora, pero mientras esta atraviesa la membrana, la célula puede reventar por el cambio de sales o intoxicarse con la química.