Cristales de otros mundos

Home / Cristales de otros mundos

gb

PANEL13.inddLos minerales fueron durante siglos los únicos objetos de estudio de la cristalografía. Hoy siguen siendo importantes pero los retos mas ambiciosos en ese campo están ligados a mundos que no conocemos: la mineralogía extraterrestre, los procesos minerales en el interior profundo de nuestro planeta y la química mineral de los estados iniciales de la Tierra y su posible papel en el origen e infancia de la vida. El robot Curiosity que explora la superficie de Marte lleva a bordo el primer equipo de difracción de rayos X (CHEMIN) que ha analizado muestras de rocas marcianas.image001

Cristalografía extraterrestre: Un hito de la ciencia del siglo XXI

image003

Primeros diagramas de difracción de rayos X realizados en Marte. Muestran la presencia de yeso y de arcillas, es decir hablan de un ambiente acuoso de pH neutro o ligeramente alcalino.

La exploración del espacio exterior es un destino ineludible de la humanidad. Conocer la composición mineral de ese mundo exterior, incluidos planetas y lunas, es el primer paso imprescindible para una futura colonización. Diseñar y construir nuevos equipos que puedan desarrollar estudios cristalográficos en esas condiciones es un reto para la ciencia del siglo XXI.

image005Composition

Cristalización hace 4500 millones de años

 Los meteoritos, ya provengan del cinturón de asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter o sean provocados por impactos sobre otros planetas y lunas, están compuestos por diferentes tipos de cristales. Uno de los retos de la mineralogía es descodificar la información en la forma, textura y estructura de esos cristales para desvelar la historia de nuestro sistema solar.

image009

En las profundidades del planeta

Vivimos sobre la corteza terrestre, una delgada capa externa de la Tierra de un espesor de tan solo de unas decenas de kilómetros. Pero el planeta es una inmensa esfera mineral de casi 6.400 kilómetros de radio. En sus profundidades, en el manto y en el núcleo, tienen lugar procesos minerales que afectan directamente a la habitabilidad y a los ecosistemas de la superficie del planeta.

image011  La estructura interna de la Tierra

Ese mundo cristalino profundo era territorio casi exclusivo de la ciencia ficción. Sus condiciones de alta presión (millones de veces la presión atmosférica) y temperatura (hasta 6.500 ºC ) lo hacían prácticamente inescrutable para la ciencia experimental. Hoy en día, las celdas de yunques de diamante nos permiten alcanzar esas extraordinarias presiones y a la vez seguir la evolución de las transformaciones minerales por difracción de rayos X. La información que se está obteniendo está cambiando por completo nuestra concepción del interior de la Tierra y de su dinámica. El estudio de ese mundo fascinante nos depara impredecibles descubrimientos y es otro de los grandes retos científicos del futuro.

image016

La vida primitiva … y el origen de la vida

Ponerle fecha al momento en que aparece la vida sobre el planeta Tierra es un dato crucial para entender su origen y evolución y también para entender la propia evolución geológica de nuestro planeta.  Buscando en las rocas más antiguas sobre la Tierra, los paleontólogos han encontrado microestructuras de hace 3.500 millones de años que por su complejas formas curvas, tan diferentes de las típicas formas cristalina, podrían ser restos de la vida primitiva sobre la Tierra.

image019

Los biomorfos de sílice y carbonato son materiales autoorganizados cristalinos creados a partir de reacciones puramente inorgánicas que imitan las formas de vida primitiva.

Sorprendentemente, se ha descubierto que la cristalización inorgánica puede crear estructuras puramente minerales que imitan fielmente las formas de la vida primitiva. Y además lo hacen en ambientes químicos que ocurrieron con toda probabilidad en la Tierra primitiva y que fueron muy similares a los que crearon las rocas antiguas que contienen los supuestos restos fósiles.

image021 image023

Los estudios de cristalización de patrones minerales autoorganizados son hoy una herramienta necesaria para descifrar la autenticidad de los posibles restos de vida primitiva que se encuentran en las rocas más antiguas de la Tierra o en rocas de origen extraterrestre. Estructuras estromatoliticas creadas hace 2.700 Millones de años en la  Colina de los Andaluces de la Formación Tumbiana (Australia).

Hoy no hay duda de reacciones minerales como la serpentinización ( la descomposición del mineral olivino en presencia de agua) son la fuente de carbono y de moléculas orgánicas simples. Tampoco tenemos duda de que moléculas como los aminoácidos o los lípidos pueden formarse a partir de reacciones no biológicas.

  image025

Descomposición parcial de olivino por serpentinización.

Pero el salto de complejidad estructural y funcional que existe entre esas “simples” moléculas orgánicas creadas por la química mineral y los estadios iniciales de la vida más primitiva, es enorme. Es una idea común que la ruta que lleva de la una a la otra ha debido servirse de catalizadores eficaces. Se piensa que las estructuras cristalinas minerales han sido eficientes sustratos catalíticos capaces de potenciar el rendimiento de reacciones de autoensamblaje de estructuras orgánicas complicadas.

image027

Uno de los minerales más explorados son las arcillas. Las superficies de la pirita, el llamado mundo hierro/azufre, es objeto de numerosos estudios.

image029

Finalmente, las propiedades físicas y químicas descubiertas en los patrones minerales autoorganizados que se generan  en condiciones extremas, hacen de esas estructuras un posible nicho de interesantes reacciones autocataliticas.

La Tierra es el único planeta conocido en el que la materia ha sido capaz de autoorganizarse en estructuras autorreplicantes con formas y conductas complejas, eso que llamamos vida. Cómo y donde se originó  de la vida es un misterio, probablemente el mayor misterio al que nos enfrentamos. El posible papel de los cristales y la cristalización en el origen de la vida es también un misterio por desvelar.

Sabías que …

Para saber más

CRISTALES

Home

Blog

Calendario

Contáctenos

Consiga la Exposición