Ciencia y Tecnología
Científicos quedan atónitos ante mineral extraterrestre que desafía las leyes térmicas
<p>Un mineral extraterrestre hallado en un meteorito caído en Alemania en 1724 desafía las reglas fundamentales de la física térmica.</p>
<p>​Un mineral extraterrestre hallado en un meteorito caído en Alemania en 1724 desafía las reglas fundamentales de la física térmica. </p>
<p>Un fragmento de meteorito caído en Alemania hace más de 300 años acaba de revelar un comportamiento térmico excepcional que amplía nuestra comprensión de <a class="internal-link" href="https://www.dw.com/es/cient%C3%ADficos-acaban-de-transformar-la-luz-en-un-supers%C3%B3lido-por-primera-vez/a-71891811">cómo pueden comportarse los materiales</a> a nivel atómico. El culpable: un mineral llamado tridimita, una forma de dióxido de silicio identificada en ese meteorito también hallada en <a class="internal-link" href="https://www.dw.com/es/marte/t-46429920">Marte</a>, que se comporta de una manera inusual frente a los modelos conocidos de conducción térmica.</p>
<p>Esta forma especial de dióxido de silicio no actúa como un cristal tradicional ni como <a class="internal-link" href="https://www.dw.com/es/cerebro-de-un-hombre-se-convirti%C3%B3-en-vidrio-por-la-erupci%C3%B3n-del-vesubio-en-a%C3%B1o-79/a-71790156">un vidrio,</a> sino que ocupa un territorio intermedio que hasta ahora se consideraba &#8220;imposible&#8221;. Esa naturaleza híbrida la convierte en extraordinaria: exhibe propiedades térmicas ausentes en los materiales terrestres convencionales, aunque la tridimita, en otras variantes más comunes, también está presente en nuestro planeta.</p>
<p>El hallazgo, <a rel="noopener follow" target="_blank" class="external-link" href="https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2422763122" title="Enlace externo — publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences">publicado en <em>Proceedings of the National Academy of Sciences</em></a> por un equipo internacional liderado por <a rel="noopener follow" target="_blank" class="external-link" href="https://www.apam.columbia.edu/michele-simoncelli" title="Enlace externo — Michele Simoncelli">Michele Simoncelli</a> de la Universidad de Columbia, trasciende el ámbito académico. Sus implicaciones podrían alcanzar industrias tan concretas como la del acero, donde este nuevo entendimiento de la conducción térmica podría abrir puertas tecnológicas hasta ahora cerradas.</p>
<h2><strong>Reglas de la conducción térmica: cristales vs. vidrios </strong></h2>
<p>Para comprender la importancia del descubrimiento, hay que entender que el mundo de los materiales se divide tradicionalmente en dos categorías con comportamientos térmicos opuestos. Los <a class="internal-link" href="https://www.dw.com/es/f%C3%ADsicos-consiguen-por-fin-observar-el-enigm%C3%A1tico-cristal-de-wigner/a-68841718">cristales,</a> con sus estructuras atómicas perfectamente ordenadas, reducen su conductividad térmica cuando se calientan. Los vidrios, caracterizados por estructuras desordenadas y amorfas, hacen exactamente lo contrario: aumentan su conductividad al elevarse la temperatura.</p>
<p>Lo que hace única a esta tridimita meteórica es que no cumple con ninguna de estas reglas. Su estructura atómica se sitúa en un punto intermedio entre un cristal ordenado y un vidrio desordenado, y su conductividad térmica permanece esencialmente constante en un rango de temperaturas entre 80 K y 380 K.</p>
<p>Según reportan medios, algunos investigadores consideran este material como resistente al calor debido a su extraña capacidad para mantener la misma conductividad térmica incluso cuando se somete a diferentes temperaturas.</p>
<p>Los científicos lograron validar experimentalmente esta propiedad usando una muestra extraída de un meteorito caído en Steinbach, Alemania, en 1724.</p>
<h2><strong>Ecuación unificada</strong></h2>
<p>Esta investigación no partió de un descubrimiento casual. En 2019, Simoncelli, junto a Nicola Marzari del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana y Francesco Mauri de la Universidad Sapienza de Roma, <a rel="noopener follow" target="_blank" class="external-link" href="https://www.nature.com/articles/s41567-019-0520-x" title="Enlace externo — desarrollaron una ecuación unificada">desarrollaron una ecuación unificada</a> que puede describir el comportamiento térmico tanto de cristales como de vidrios, así como de materiales intermedios o parcialmente desordenados.</p>
<p>Al aplicar esta ecuación al estudio de materiales fabricados con dióxido de silicio (uno de los principales componentes de la arena), los investigadores predijeron teóricamente que la tridimita, descrita desde la década de 1960 como típica de los meteoritos, debería mostrar un comportamiento térmico constante independientemente de la temperatura.</p>
<p>Para confirmar esta predicción, colaboraron con grupos experimentales dirigidos por Etienne Balan, Daniele Fournier y Massimiliano Marangolo de la Universidad de la Sorbona de París, quienes obtuvieron un permiso especial del Museo Nacional de Historia Natural de París para realizar experimentos con una muestra de tridimita extraída del meteorito alemán.</p>
<figure class="placeholder-image master_landscape big"><img data-format="MASTER_LANDSCAPE" data-id="73705589" data-url="https://static.dw.com/image/73705589_$formatId.jpg" data-aspect-ratio="16/9" alt="El meteorito caído en Steinbach en 1724 (foto) reveló propiedades térmicas excepcionales que desafiaron las categorías tradicionales de materiales." src="image/gif;base64,R0lGODlhAQABAAAAACH5BAEKAAEALAAAAAABAAEAAAICTAEAOw==" /><figcaption class="img-caption">El meteorito caído en Steinbach en 1724 (foto) reveló propiedades térmicas excepcionales que desafiaron las categorías tradicionales de materiales.<small class="copyright">Imagen: piemags/IMAGO</small></figcaption></figure>
<h2><strong>Aplicaciones industriales y en tecnologías del futuro </strong></h2>
<p>Las implicaciones de este descubrimiento van mucho más allá del interés científico. Los investigadores predicen que este material podría formarse también en los ladrillos refractarios utilizados en hornos para la producción de acero tras décadas de envejecimiento térmico. </p>
<p><a rel="noopener follow" target="_blank" class="external-link" href="https://www.engineering.columbia.edu/about/news/hybrid-crystal-glass-materials-meteorites-transform-heat-control" title="Enlace externo — Como expone el comunicado de la Universidad de Columbia,">Como expone el comunicado de la Universidad de Columbia,</a> esto es particularmente relevante considerando que la producción de acero es altamente intensiva en carbono: cada kilogramo de acero emite aproximadamente 1,3 kg de dióxido de carbono, y la industria produce casi 1.000 millones de toneladas anuales, representando alrededor <a rel="noopener follow" target="_blank" class="external-link" href="https://www.energy.gov/eere/iedo/iron-and-steel-manufacturing" title="Enlace externo — del 7 % de las emisiones de carbono en Estados Unidos.">del 7 % de las emisiones de carbono en Estados Unidos.</a></p>
<p>Los materiales derivados de la tridimita podrían utilizarse entonces para controlar de forma más eficiente las altas temperaturas involucradas en la producción de acero, contribuyendo potencialmente a reducir la huella de carbono de esta industria fundamental.</p>
<p>El hecho de que la tridimita también se haya identificado en Marte añade otra dimensión fascinante a esta investigación. Según los científicos, la física fundamental que impulsa este comportamiento podría proporcionar información valiosa sobre la historia térmica de los planetas.</p>
<p>Además, como reporta <em>Interesting Engineering</em>, la comprensión del flujo de calor en estos materiales híbridos promete arrojar luz sobre el comportamiento de otras excitaciones en los sólidos, como los electrones portadores de carga y los magnones portadores de espín, con potenciales aplicaciones en tecnologías emergentes, desde fuentes de energía portátiles hasta computación avanzada con IA y procesamiento de información magnética.</p>
<p><em>Editado por Felipe Espinosa Wang, con información de la Universidad de Columbia, Proceedings of the National Academy of Sciences e Interesting Engineering. </em></p>
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<p>​Deutsche Welle: DW.COM &#8211; Ciencia y Tecnologia</p>