fotoquímica

Doce estrellas han recibido su pasaporte de rayos X. Ahora se conoce con precisión la dosis de radiación que recibe un planeta en la zona habitable, la región donde es posible el agua líquida.

En julio de 1969, cuando el Apolo 11 volaba hacia la Luna, los astronautas notaron algo inusual: breves destellos de luz que aparecían incluso con los ojos cerrados. Al principio lo atribuyeron al cansancio, pero los destellos se repitieron en distintas tripulaciones.

La vida del par entrelazado de tripletes en la proteína es de unos 60 picosegundos, ocho veces más que en disolución. La luz solar es como un flujo continuo de pelotas que chocan contra una pared.

En las oscuras nubes interestelares donde nacen nuevas estrellas, la química comienza con una partícula diminuta: el ion trihidrógeno (H₃⁺). Choca con otros átomos y desencadena una cascada de reacciones que construyen moléculas cada vez más complejas. Durante mucho tiempo se pensó que la reacción principal que lo produce —la colisión de H₂⁺ con H₂— solo ocurría en la fase gaseosa.

Un planeta en la zona habitable no es garantía de vida. Así como un director guía a la orquesta, la estrella, a lo largo de miles de millones de años, dicta el ritmo y el carácter de la evolución de las atmósferas planetarias.

Cuando el telescopio JWST descompone la luz de un lejano exoplaneta en un espectro, lee una crónica química. Pero esta crónica no es una verdad monolítica, sino una atmósfera que la radiación estelar reescribe constantemente.

Erwin Schrödinger reflexionó sobre cómo la vida mantiene el orden a pesar de la segunda ley de la termodinámica. Ni siquiera podía imaginar que parte de la respuesta se oculta en la inestabilidad de las estrellas gigantes.

Imaginen a un artista cuyo lienzo es un planeta entero y su paleta son moléculas que beben luz estelar. Su pincel son miles de millones de años de evolución, y su cuadro es un retrato espectral visible incluso desde otro sistema estelar.

Durante años, el Sol provocó a los astrofísicos. En su atmósfera, los elementos refractarios —como especias en una receta base— eran ligeramente más escasos que en estrellas gemelas casi idénticas. Surgió la sospecha: ¿será que nuestra estrella se muestra modesta, renunciando al «postre» planetario que otras devoran con apetito?

Una olla de papilla hirviendo a fuego fuerte: las burbujas sacan los granos del fondo a la superficie. Un mecanismo similar funciona en una estrella de neutrones. Al acumular hidrógeno y helio de una estrella vecina, de vez en cuando produce una poderosa explosión nuclear: un destello de rayos X.

Cuando los astrónomos observan mundos lejanos, a menudo no ven líneas nítidas de vapor de agua o metano, sino una silueta borrosa, como si el planeta se hubiera puesto un velo denso.

Una nube gigante de gas y polvo, tan fría que el calor apenas se percibe, a solo unos grados por encima del cero absoluto. Es TMC-1, en la constelación de Tauro, una de las cunas más oscuras y densas de moléculas en nuestra galaxia.

Una cámara ultrarrápida capaz de filmar el movimiento de los electrones es el interferómetro de attosegundos. Este envía dos pulsos láser a la materia con un diminuto retraso. El primero, ultravioleta, como un destello, arranca un electrón de la molécula.

En una fría nube de gas donde nace una estrella, la química duerme. Las moléculas apenas chocan y las reacciones se congelan. Pero si una partícula cargada atraviesa la nube, arranca electrones de los átomos, ionizándolos. Así, en la nube dormida aparecen iones activos, listos para construir nuevas moléculas.

Dentro del Sol, cada segundo ocurren transformaciones nucleares invisibles. Una de ellas es el nacimiento del boro-8: el núcleo de berilio-7 captura un protón que pasa cerca y, por un instante, se convierte en un nuevo elemento.

El agua no es lo único que se necesita para la vida. Para que a partir de moléculas simples se ensamblen las primeras cadenas similares al ARN, se necesita luz ultravioleta, como la luz solar que ayuda a las plantas, pero más dura y de onda más corta. Las estrellas grandes como el Sol tienen suficiente de esa luz.

Cuando un rayo de sol cae sobre una hoja, dentro de ella comienza una carrera de relevos. La energía de la luz pasa de una molécula de clorofila a otra hasta llegar al centro de reacción, el lugar donde se pone en marcha la química de la vida. Esta carrera se desarrolla con una precisión asombrosa: casi cada cuanto de luz encuentra su camino.

En una nube oscura y fría entre las estrellas, una mota de polvo de una milésima de milímetro atrapa moléculas ligeras. El monóxido de carbono y el hidrógeno se adhieren a su superficie como gotas de lluvia a un cristal y reaccionan. Tras varios pasos se obtiene metanol, el mismo alcohol que forma parte del limpiaparabrisas.

El hielo de un cometa se estrella contra la joven Tierra. La presión en el punto de impacto es como si seis portaaviones se apoyaran sobre la uña del pulgar. En el laboratorio, estas condiciones se reproducen comprimiendo una diminuta muestra entre dos yunques que giran en direcciones opuestas.

Una reacción química ordinaria es como una pelota que rueda cuesta abajo: tiene un único camino natural. Pero si colocas las moléculas en una diminuta caja de espejos —un microresonador óptico—, la luz en su interior comienza a interferir con el movimiento de la pelota. Puede empujarla, frenarla o incluso dividir su trayectoria en dos.

En cada hoja, bajo la luz, funciona una fábrica que descompone el agua en oxígeno e hidrógeno. El oxígeno sale al aire que respiramos, y el hidrógeno lo usa la planta para alimentarse. El corazón de esta fábrica es un complejo proteico con cuatro átomos de manganeso y un átomo de calcio.

Lanza guijarros a lo largo de una hilera apretada de postes: rebotan en un denso rocío. Lánzalos en ángulo y se dispersan. Los rayos gamma en un cristal hacen lo mismo: generan cascadas de partículas que se extienden a menos que las filas atómicas del cristal estén perfectamente alineadas. Alinéalas con la precisión de un cabello y la cascada se enfoca en un haz estrecho.

La vida comenzó con moléculas parecidas a una crema solar natural —a base de carbono, que absorbían el ultravioleta suave del joven Sol y lo transformaban en calor. Esta manera de disipar energía no era solo un calentador: obligaba a las moléculas a autoorganizarse, como cocineros que amasan con ingredientes caóticos una masa estructurada.

La luz solar, recogida con una lente de Fresnel y transmitida a través de 20 metros de fibra plástica, tenía una potencia de solo 3 microvatios, un millón de veces menor que la de un puntero láser típico. Esto fue suficiente para que en el cristal no lineal nacieran pares de fotones vinculados por su posición.