Tras la pista del curio en la formación del Sistema Solar

Según la teoría de la nebulosa, la más aceptada, la formación del Sistema Solar comenzó hace unos 4.600 millones de años cuando una pequeña parte de una gigantesca nube molecular empezó a colapsar debido a la atracción gravitatoria. La mayor parte de la masa se concentró en el centro, formando el Sol, mientras que el resto se aplanó formando lo que conocemos como disco protoplanetario del que surgieron los planetas, sus lunas, los asteroides y otros objetos más pequeños.

 Han medido las proporciones de los diferentes isótopos del uranio en un meteorito 

Si nos preguntamos por la composición de esa nube molecular primordial encontraremos que, tras analizar el Sistema Solar tal y como está en la actualidad, llegamos a la conclusión de que tenía que ser parecida a la del Sol actual. En esta composición tendríamos que distinguir dos clases de elementos químicos: el hidrógeno, el helio y unas cantidades pequeñísimas de litio que se produjeron en la nucleosíntesis del Big Bang, que supondrían el 98% de la masa del Sistema Solar; y el 2% restante que son elementos más pesados que se habrían formado en las primeras generaciones de estrellas, que habrían estallado expulsando estos elementos al medio interestelar. 

Pero imaginemos que queremos tener aún más detalle y que queremos saber si elementos que solo los conocemos por haberlos sintetizado artificialmente estaban en esa composición primordial. Este es una cuestión muy interesante, porque estos elementos, los transuránidos, son radioactivos y su descomposición funciona como un reloj que nos permite saber cuánto tiempo ha pasado desde su formación. 

Tomemos el caso del curio, sintetizado en 1944. El isótopo que más tiempo vive es el curio-247, que tiene un periodo de semidesintegración (el tiempo en que una cantidad inicial tarda en reducirse a la mitad) de 15,6 millones de años. Cualquier átomo de curio que estuviese presente en la Tierra durante su formación habría desaparecido a estas alturas. Pero si supiésemos que hubo curio en la formación del Sistema Solar eso pondría un límite al tiempo transcurrido desde que estalló la estrella en la que se formó, con lo que tendríamos una idea del ciclo de formación de estrellas en el universo. Pero, ¿cómo saber si había curio hace 4.600 millones de años? 

Su intención es saber si había curio hace 4.600 millones de años 

Un grupo de investigadores encabezado por François Tissot, de la Universidad de Chicago, ha encontrado la manera de averiguarlo. Lo que han hecho ha sido medir las proporciones de los diferentes isótopos del uranio en una inclusión de un meteorito que tiene una edad muy parecida a la de los inicios de la formación del Sistema Solar. El curio-247 se desintegra formando uranio-235, por lo que si las rocas contienen una proporción mayor de uranio-235 de la habitual podría ser un indicio de que había curio presente en la composición original del mineral cuando se formó la roca. 

Pero existe un problema no menor: la diferencia es tan pequeña que se hace imposible detectarla en la práctica en rocas que tengan una cantidad de uranio natural en una proporción igual o superior al promedio. Por eso hasta ahora los resultados de los distintos grupos de investigación sobre la cuestión no han sido concluyentes.

La inclusión concreta usada en este análisis (apodada Marie la curiosa o Curious Marie, en relación con el origen del nombre del elemento, Marie Curie) se eligió por su contenido extremadamente bajo de uranio. Con todo, se han necesitado décadas para desarrollar un espectrómetro de masas con la suficiente sensibilidad como para detectar el exceso de uranio-235. Los investigadores finalmente llegaron a la conclusión de que Curious Marie tenía un 6% más de uranio-235 de lo normal. Este resultado solo podría explicarse por la presencia de curio-247 en el momento de su formación.

Cálculos posteriores han podido determinar que la cantidad de curio presente era similar a la cantidad de otros elementos pesados como el plutonio-244 y el yodo-129, que también habrían sido producidos durante estallidos de supernova.

Este resultado permitirá construir modelos más precisos del origen y evolución del Sistema Solar. Y, por otra parte, no solo nos recuerda que somos en parte polvo de estrellas, sino también que estamos hechos de materiales reciclados.

Referencia: F L H Tissot et al (2016) Origin of uranium isotope variations in early solar nebula condensates DOI: 10.1126/sciadv.1501400

* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una colaboración semanal de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV con Next. Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno de Cultura Científica.