¿De dónde viene la sal de los océanos?

Hace unos días, mientras agonizaba bajo el sol cubierto de salitre en una cala recóndita, me estuve preguntando por qué el mar es salado. Pero no me preguntaba por qué es salado en el sentido de por qué contiene sales: la incógnita que me corroía por dentro en ese momento era por qué contiene una cantidad tan desmesurada de un tipo de sal en concreto. El cloruro de sodio.

¿Cómo que de un tipo de sal en concreto? ¿Que es lo otro? ¿La sal iodada? ¿Es ese el otro tipo de sal que existe?

No, hombre, voz cursiva, hay muchas clases de sales. De hecho, una sal es cualquier sustancia compuesta por iones positivos y negativos que forman una estructura con carga eléctrica neutra. Algunos ejemplos de sales son el sulfato de potasio (K2SO4), el cloruro de calcio (CaCl2) o el carbonato de calcio (CaCO3). Aunque, para poner un ejemplo especialmente vistoso, ahí van unos cristales de sulfato de cobre (II) (CuSO4):

(Fuente)

O sea que, aunque el cloruro de sodio sea la sal más abundante en los océanos, en realidad está disuelto en el agua junto con otras sales como el sulfato de sodio (Na2SO4), el cloruro de potasio (KCl) y el bicarbonato de sodio (NaHCO2). En esta tabla podéis ver las sales más abundantes en el agua de mar y su concentración:

Pero, ojo, que todas estas sales no están flotando por el océano en forma de pequeños cristales. En realidad, lo que hay en el agua es un batiburrillo de iones diferentes que se unen para formar estas sales cuando el agua se evapora.

¿Lo cualo?

No te preocupes, voz cursiva, vamos a solucionar tu confusión hablando sobre las soluciones.

Alguna vez habréis puesto sal de mesa en un vaso medio vacío de agua y lo habréis removido para disolverla. Si es así, habréis notado que los cristales de sal se van difuminando poco a poco frente a vuestras narices mientras los removéis hasta que desaparecen de vuestra vista cuando se han disuelto por completo. Y es posible que os hayáis preguntado adónde ha ido a parar todo ese material sólido que había en el vaso hace un momento.

Pues resulta que, cuando una sal se disuelve, lo que ocurre en realidad es que los iones positivos y negativos que la componen se han separado. El agua es un compuesto polar, lo que significa que sus moléculas tienen un extremo con carga positiva (el de los dos átomos de hidrógeno) y otro con carga negativa (el de oxígeno), como si fueran pequeños imanes. Por tanto, si metes una sal en el agua, los polos positivos y negativos de las moléculas del líquido separan sus iones, ocupando el espacio entre ellos e impidiéndoles volver a unirse.

(Fuente)

Por supuesto, en este estado los iones no se pueden acercar para formar cristales que se puedan observar a simple vista. De ahí que estas sustancias “desaparezcan” cuando se disuelven.

O sea, que las sales que hay disueltas en el océano no están flotando por ahí en forma de cristales, sino separadas en sus componentes básicos, que sólo se unen entre sí para formar un sólido sólo cuando el agua que los mantiene divididos se evapora.

Como dato extra, también es posible que hayáis notado que la sal deja de disolverse en vuestro vaso de agua si echáis demasiada. Esto se debe a que, llegados a cierto punto, hay tantos iones mezclados entre las moléculas de agua que ya no queda espacio en el líquido para hacer hueco para los iones nuevos. Cuando esto ocurre se dice que la solución está saturada y, si se sigue introduciendo sal, sus iones se separan para formar parte de la solución al mismo ritmo que los que ya están disueltos se unen para formar cristales nuevos. Y es por eso que no se puede disolver más material en un líquido que ya esté saturado.

O sea que, en realidad, cuando se habla de la concentración de sales en una solución, es más correcto referirse a los iones que están disueltos. En ese caso, la tabla de la composición del agua del mar nos queda así:

Vale, pero entonces, ¿de dónde han salido todos esos iones que hay disueltos en el océano? No veo muchos iones a mi alrededor en mi día a día.

Y tienes razón, voz cursiva, como tienen carga eléctrica, los iones tienden a reaccionar con otros átomos para formar sustancias más complejas que no se pueden volver a separar a menos que alguna otra reacción química los saque de su lugar otra vez. Pero la atmósfera está llena de compuestos que acidifican ligeramente el agua que entra en contacto con ellas. El dióxido de carbono, por ejemplo, el mayor contribuyente en la erosión química de nuestro planeta, se disocia en el agua para formar ácido carbónico. Algunos óxidos de azufre y nitrógeno que están presentes en menor medida en la atmósfera también acidifican el agua al entrar en contacto con ella, dando lugar a ácido sulfúrico y ácido nítrico.

Cuando estos ácidos entran en contacto con las rocas, disuelven en ellos los iones de los minerales que las componen. Con el tiempo suficiente, estos iones disueltos en el agua llegan hasta el océano (por ejemplo, a través de un río) y se acumulan en él… Algo que lleva ocurriendo desde que se formaron los océanos, hace unos 4.400 millones de años.

Pero no me encaja nada de esta explicación. ¿De dónde salen tanto cloro y el sodio acumulados en el océano? Porque, vaya, no veo mucho cloro a mi alrededor en mi día a día, ¿EH?

Pues mira, voz cursiva, si echas un vistazo a esta lista podrás ver los elementos de la tabla periódica ordenados por su abundancia en las rocas de la corteza terrestre y verás que…

¿Ves? ¡El sodio es el sexto elemento más abundante y el cloro el vigésimoprimero! ¿No debería estar el mar lleno de otras cosas como silicio o hierro, mucho más abundantes?

… Sí, esa es precisamente la pregunta que estaba a punto de responder.

Es verdad que los elementos más abundantes de la corteza terrestre son el oxígeno, el silicio, el aluminio, el hierro o el calcio. Por eso no es de extrañar que los minerales más abundantes sean el cuarzo (compuesto por óxido de silicio), los distintos feldespatos (Al, Si, O, combinados con Na, Ca o K), piroxenos (con todo lo anterior y magnesio) y sales como el carbonato cálcico, formadas por seres vivos hace millones de años.

Antes de seguir, volvamos un momento al tema de la solubilidad para saber por qué nuestros océanos no están llenos de óxido de hierro.

La cantidad de una sal que se puede disolver en un líquido dependerá del las propiedades que tengan los iones que la componen. Las fuerzas que unen algunos iones son más débiles que las de otros, por lo que las moléculas de agua pueden separarlos (y disolverlos) más fácilmente. Por otro lado, a las moléculas de agua les cuesta más separar los iones que están unidos formando estructuras más grandes así que, en general, cuanto más débiles sean los enlaces y más pequeñas sean las “moléculas” de la sal, más fácil será disolverla y cabrá un cantidad mayor en un mismo volumen de agua.

Por otro lado, también hay compuestos químicos que no son sales y que ni siquiera son solubles en absoluto…Y eso es precisamente lo que le pasa a los elementos más abundantes que el sodio: las sales y compuestos más comunes que forman el hierro y el aluminio son poco solubles o insolubles, el silicio ni siquiera forma sales y las sales de calcio, como por ejemplo el carbonato de calcio, son muy poco solubles (todo esto lo podéis ver en esta otra lista o en esta tabla interactiva que me ha gustado mucho). Como resultado, cuando este tipo de compuestos llegan al mar no se disuelven en el agua, sino que se precipitan hacia el fondo en forma de sedimentos.

Por tanto, aunque el sodio “sólo” sea el sexto elemento más abundante de la corteza, es el único que se puede disolver en los océanos en grandes cantidades.

Vale, tiene sentido. ¿Y qué pasa con el cl...?

Claro, es que apenas hay minerales que contengan cloro en la corteza terrestre y esto parece contradecir la explicación. Pero, ojo, que aquí viene el quiebro.

Por supuesto, una parte del cloro que hay en los océanos viene de los minerales que componen las rocas. Aunque hay relativamente pocos minerales que contengan cloro, nuestro planeta es suficientemente grande y viejo como para que se hayan podido acumular cantidades significativas de este elemento en el mar por la erosión química del suelo. Pero si hay pocas rocas en la superficie que contengan cloro es porque en condiciones normales, el cloro es un gas. ¿Y de qué lugares suele salir mucho gas, voz cursiva?

De… Los… ¿Volcanes?

Eeequilicuá. Se cree que los volcanes han estado llenando los océanos de iones de cloro durante miles de millones de años, ya sea porque el cloro emitido por los volcanes de la superficie termina fijado en el agua de lluvia, que luego cae al mar, o porque es vertido directamente al mar desde los volcanes submarinos.

En esta tabla tenéis la composición de los gases emitidos (en porcentaje) en tres erupciones volcánicas distintas. Podéis ver que la emisión de los distintos gases, entre los que se encuentra el ácido clorhídrico, varía según la naturaleza de la emisión:

(Fuente)

Sí, todo tiene sentido, Pero también veo que las erupciones emiten muchos iones de sulfatos. ¿Por qué no hay más sulfatos en el mar?

No he podido encontrar una respuesta exacta pero, por un lado, los sulfatos no son tan solubles en el agua como el cloro y, por otro, parece ser que tienden a reaccionar con otros elementos (como el hierro) para terminar fijado en las rocas. Y esa es la razón por la que hay tantísimo cloruro de sodio disuelto en los océanos en vez de otro tipo de sales, vaya.

Total, que me ha parecido curioso que los iones de cloro y sodio que forman la sal de mesa lleguen hasta el océano a través de procesos distintos y sólo se unan cuando el agua que los mantiene disueltos se seca, formando los cristales con los que luego aliñamos nuestros platos.

[modo irónico on] Interesantísimo, sin duda. [modo irónico off]

¿Qué risa, eh, voz cursiva? ¿Sabes qué te va a parecer más interesante?

¡Afff! ¡No, por fav…!

En septiembre de 2015 publiqué un libro en el que hablo sobre la historia de la astronomía con la editorial Paidós y ahora está disponible en librerías tanto en España como en México y a través de internet por todo el mundo.

Así que, si os apetece saber cómo hemos llegado a conocer todo lo que sabemos hoy en día sobre el universo, podéis hacer click sobre la siguiente imagen del libro, “El universo en una taza de café“, para ir a la entrada donde hablo del libro con más detalle:

Identificando minerales de una mina abandonada

La mina de plomo y plata de s’Argentera (Ibiza) fue abandonada hace casi un siglo y siempre me ha parecido un lugar curioso, así que la última vez que fui me llevé la cámara para enseñar (por encima) un par de maneras de identificar los minerales que se puedan cruzar en vuestro camino.

A partir de ahora empezaré a subir vídeos sobre ciencia más a menudo (no necesariamente tan “improvisados” como este).

Respuestas (LXX): ¿Existe la antigravedad?

Ya he vuelto oficialmente a mi hogar de internet y hoy he querido hablar sobre otro tema que me sugirió un lector vía jordipereyra@cienciadesofa.com.

Resulta que alguien que supuestamente se llama Alan Harris estuvo leyendo información en internet sobre el desarrollo de una supuesta tecnología antigravitatoria y me quiso preguntar dos cosas: si la antigravedad es un fenómeno real y, de ser así, si estamos remotamente cerca de conseguir aprovechar su potencial.

Tengo malas noticias para ti, Alan Harris.

Antes de empezar a hablar sobre los avances en el campo de la antigravedad, aclaremos qué NO es la antigravedad: no es lo que permite a los astronautas “flotar” en el espacio (como comentaba en esta entrada) ni tiene nada que ver con el magnetismo que mantiene la peonza del siguiente vídeo suspendida en el aire:

En estos casos, los objetos involucrados no están experimentando ninguna “fuerza antigravitatoria. Los dos parecen inmunes al efecto de la gravedad a causa de fenómenos completamente distintos (la velocidad y el magnetismo) que contrarrestan la magnitud de la atracción gravitatoria que tira de ellos hacia abajo. Quería matizar este detalle porque hay empresas que utilizan el término “antigravedad” muy a la ligera con tal de hacer atractivos en sus productos.

¿Entonces no puedo referirme a mis torneados gemelos como “generadores de impulsos antigravitatorios de corta duración”?

Mientras no intentes vender tus piernas en eBay no te voy a poner ninguna pega, voz cursiva.

Pero, bueno, para entender el fenómeno de la antigravedad, hagamos primero un breve repaso sobre la naturaleza de la gravedad.

Como había comentado en otros artículos en los que hablaba sobre la teoría de la relatividad (por ejemplo, este sobre la película Interstellar), la gravedad no es una fuerza, aunque casi siempre nos referimos a ella como tal.
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Respuestas (LXIX):¿Pueden dos planetas compartir la misma órbita?

He podido rascar algo de tiempo estos días para responder a una pregunta que Manuel Riguera me mandó por correo electrónico (a jordipereyra@cienciadesofa.com) y en la que me planteaba si existen sistemas planetarios donde dos o más planetas compartan la misma órbita.

Añado una imagen para que os hagáis una idea de la situación de la que está hablando (aunque probablemente los planetas no se encontrarían en puntos opuestos de de la órbita):

Para empezar, es posible os sorprenda saber que se han encontrado muchos asteroides que comparten órbita con los planetas de nuestro propio sistema solar. Y con  muchos quiero decir miles.
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Libros que recomiendo (I)

Noticia triste (o no): no voy a poder volver a actualizar el blog con normalidad hasta mediados de julio por motivos laborales, aunque haré lo posible por escribir y colgar alguna entrada que me hace especial ilusión estos días.

Teniendo en cuenta que algunas veces me pedís que os recomiende libros de divulgación, he pensado que podría compensar la falta de contenido del blog recomendando algunos libros que me han llegado a la patata durante los últimos años para que, si os apetece, invirtáis en ellos el tiempo que ibais a pasar leyendo Ciencia de Sofá.

  1. «El fin de la Eternidad», de Isaac Asimov.

El único de ciencia-ficción que voy a incluir en esta lista (porque me encantó la historia y cómo está perfectamente hilada, vaya). La Eternidad es una institución que se dedica a mantener el orden en el tiempo, interviniendo directamente en los acontecimientos de distintas épocas para borrar de la historia de la humanidad los acontecimientos más violentos y asegurarse de que nuestra especie siga el camino más pacífico posible… Intentando a su vez no alterar la historia demasiado, claro. Pero manipular el tiempo a esta escala puede tener efectos inesperados.

2. «Física de lo imposible», de Michio Kaku.

Leí este libro en en 2010, mucho antes de empezar el blog, pero de él me sorprendió la facilidad con la que Michio Kaku explica conceptos básicos sobre física mientras evalúa la viabilidad de distintas tecnologías futuristas (como los viajes en el tiempo, el teletransporte, la invisibilidad, los campos de fuerza y un largo etcétera). Creo que es una buena mezcla para los amantes tanto de la ciencia como de la ciencia-ficción.

3. «El hombre que confundió a su mujer con un sombrero», de Oliver Sacks.

No sé si encaja estrictamente en la casilla de “divulgación”, pero me pareció especialmente curioso. El psicólogo Oliver Sacks expone el desarrollo de algunos de los casos más impactantes que encontró durante su carrera (como del hombre no era capaz de distinguir las formas de las cosas o la mujer que perdió el sentido de la propiocepción) y sirve como muestra de lo complejo puede llegar a ser el cerebro humano.

4. «Superinteligencia: caminos, peligros, estrategias», de Nick Bostrom.

Lo estoy terminando ahora, pero me ha parecido de lo mejor que he leído en mucho tiempo por la profundidad con la que trata el tema y la nueva perspectiva que te ofrece. El filósofo Nick Bostrom habla sobre cómo la inteligencia artificial puede salvar a la humanidad o destruirla por completo, así que explica los escenarios que podría producir esta tecnología que nos podría dejar obsoletos a los seres humanos y de qué maneras podríamos controlar su inmenso poder para evitar que se volviera contra nosotros.

5. «El universo en una taza de café», de Ciencia de Sofá.

En este caso no os fiéis de mi opinión, porque está bastante sesgada. Si os gusta Ciencia de Sofá, puede interesaros este libro en el que hablo sobre cómo los seres humanos hemos pasado de ver unos cuantos puntos brillantes en el cielo a conocer todo lo que sabemos hoy en día sobre el universo: que existen miles de millones de galaxias que contienen miles de millones de estrellas de muchos tipos, agujeros negros, planetas más allá de nuestro sistema solar.

¡Por cierto, si habéis comprado el libro a través de Amazon, estaré encantado si dejáis vuestra opinión (buena  o mala) para poder mejorar!

Si queréis comentar cualquier cosa sobre los libros que he recomendado o queréis recomendar algún otro que os haya parecido interesante, no dudéis en hacerlo en los comentarios.

Muchas gracias por seguir Ciencia de Sofá 🙂

 

¿Hasta qué altura puede saltar un astronauta en la Luna?

Cada vez que comparto la entrada en la que hablo sobre por qué sabemos que el ser humano ha llegado a la Lunaaparece un lector (o, al menos, alguien que comenta la página de Facebook) en la sección de comentarios que me reta a desmentir lo que, según él, es la prueba que demuestra de una vez por todas que la llegada a la Luna fue un montaje.

Por desgracia, no pude leer su argumento hasta que, unas semanas más tarde, me mencionó en un comentario en el que anunciaba al mundo que hacía tiempo que me había enviado el reto, pero que yo no había tenido suficiente queso en mis enchiladas como para plantar cara a su teoría.

¿Cómo se ve el sol desde la superficie del planeta Mercurio?

Jossel SC me envió un e-mail (a jordipereyra@cienciadesofa.com) en el que preguntaba qué tamaño tendría el sol en el cielo si lo viéramos desde la superficie del planeta Mercurio. La cuestión le vino a la cabeza a principios de este mes después de ver fotos del tránsito de este planeta por delante del sol. Como esta, por ejemplo:

Mercurio es ese círculo diminuto de la izquierda. (Fuente)

Y es verdad que en este tipo de imágenes puede dar la impresión de que el sol se debería ver tremendamente grande desde la superficie de Mercurio… Pero hay que tener en cuenta que las fotos son representaciones en dos dimensiones de un espacio tridimensional, así que la mayoría de ellas no reflejan con fidelidad las distancias que separan a los cuerpos celestes y, por tanto, tampoco sus tamaños relativos (de hecho, Mercurio es incluso más pequeño en relación al sol de lo que la imagen sugiere).

A efectos prácticos, el cielo es como una gran pantalla bidimensional en la que aparecen proyectadas las imágenes de los cuerpos celestes que nos rodean y, como sabréis, el tamaño aparente de las cosas cambia según lo lejos que estén de nosotros. Es por eso que la Luna es capaz de tapar el sol durante un eclipse: aunque nuestro satélite tiene un diámetro 400 veces menor que el sol (3.474 km contra 1.400.000 km), se encuentra unas 400 veces más cerca (382.000 km contra 150.000.000 km) y, en consecuencia, presenta más o menos el mismo tamaño en el cielo.
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¿Cómo sabemos que la Luna estaba mucho más cerca en el pasado?

La semana pasada compartí en Facebook un artículo corto que escribí para Muy Interesante en el que hablaba sobre cómo ha variado la distancia que separa la Tierra de la Luna a lo largo del tiempo.

En él comentaba que cree que hace unos 4.600 millones de años, en el momento de su formación, la Luna se encontraba a entre 19.000 y 30.000 kilómetros de la superficie de la Tierra, 10 veces más cerca que en la actualidad. Si hoy en día se encontrara a la misma distancia, entonces nuestro satélite aparecería más o menos así en el cielo:

Es una aproximación burda hecha en base al ángulo que abarca mi cámara, tenedlo en cuenta.

El dato suena muy impresionante y, en cierta manera, difícil de creer. Y es normal: hace 4.600 millones de años no había nadie en la Tierra que pudiera comprobar en sus propias carnes si la luna estaba más cerca y, a primera vista, nuestro satélite no deja ninguna marca física sobre nuestro planeta que nos pueda indicar si su posición ha cambiado con el tiempo. Entonces, ¿cómo podemos estar seguros de que la Luna se encontraba tan cerca en el momento de su formación? 

Eso es precisamente lo que preguntó un usuario de Facebook en los comentarios de la publicación y me pareció una cuestión muy interesante, porque así puedo explicar cómo este tipo de datos, que a primera vista parecen sacados de un libro de ciencia-ficción, en realidad están basados en evidencias y no se los sacan los científicos de la manga.

Sin más preámbulos, zambullámonos en la piscina.

Como comentaba en esta entrada en la que explicaba por qué siempre vemos la misma cara de la Luna, la Luna no da vueltas en círculos alrededor de la Tierra sin que ésta se mueva, sino que ambos dan vueltas alrededor de un centro de gravedad común.
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Desde el punto de vista evolutivo, ¿podrían existir los dragones?

A principios del año pasado respondí a una pregunta que le vino a la cabeza a un lector a raíz del infame documental sobre sirenas que Discovery Channel emite de vez en cuando y en el que, después de 80 minutos comiéndote el tarro intentando convencerte de que las sirenas existen, en los últimos 10 segundos de los créditos se toman la gran molestia de añadir un pequeño texto que te advierte de que, bueno, a lo mejor algún detalle del documental podría ser pura ficción.

Discovery Channel siguiendo los pasos de Canal Histeria (no, no es una errata). En esta entrada explico por qué las sirenas no podrían existir, desde el punto de vista evolutivo.

Hoy toca volver a hablar de seres mitológicos, ya que Enrique Raymond me preguntó si existiría alguna posibilidad de que la evolución de alguna especie hubiera producido algo parecido a los dragones. Como cada cultura ha descrito la figura del dragón a su manera a lo largo de la historia, vamos a definir primero de qué tipo de animal estaríamos hablando.
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Respuestas (LXVIII): ¿Qué pasaría si todos los océanos se secaran?

Agustín Lara me mandó un correo electrónico (a jordipereyra@cienciadesofa.com) en el que preguntaba qué pasaría si todos los océanos se secaran. 

Para añadir un poco de realismo este tema tan interesante, primero habrá que aclarar por qué se han secado los océanos en el mundo de Agustín. Por ejemplo, un aumento brutal de la temperatura de la Tierra los podría haber evaporado.

A ver, Ciencia de Sofá, precisamente eso no podría ocurrir nunca. Seamos Sé un poco realista.

Al contrario, voz cursiva. Por mucho cariño que les hayamos pillado a los océanos a lo largo de la historia, en realidad son un bien pasajero que está condenado a desaparecer en algún momento del futuro lejano. El culpable es el sol: la misma estrella que ha posibilitado la vida en la Tierra durante unos 3.500 millones de años  convertirá nuestro mundo en un infierno a medida que vaya envejeciendo, hinchándose y emitiendo cada vez más energía.

Aunque se suele prestar mucha atención a la posibilidad de que el sol se trague la Tierra durante este proceso (en unos 7.600 millones de años), la verdad es que nuestro planeta habrá dejado de ser habitable mucho antes. Dentro de “sólo” 1.000 millones de años, la temperatura media de nuestra atmósfera habrá alcanzado los 70ºC y los océanos se empezarán a evaporar.

El vapor de agua también es un gas de efecto invernadero, así que es posible que la evaporación de toda el agua del planeta haga que la Tierra se precipite en una espiral térmica descontrolada que termine convirtiendo nuestro mundo en algo más parecido a Venus.

Bienvenidos a Venus, espero que os gusten las lluvias de ácido sulfúrico y temperaturas de 465ºC.

Así que ahí tienes tu respuesta, Agustín. Os vuelvo a ver en la próxima entrada que, como siempre, será en algún momento indetermin…

¡Ah, no, no! Mira, sé que tienes sueño y que mañana tienes que ir pronto a hacer cola para renovar el DNI porque perdiste la cita que llevabas un mes esperando, pero tengo la certeza de que la pregunta de Agustín iba más en la línea de “¿y si los océanos desaparecieran mágicamente sin dejar rastro?” y que ahora mismo se siente muy estafado.

Gracias, voz cursiva, debo admitir que a mí también me estaba dejando a medias mi propia respuesta. La buena noticia es que no hace falta recurrir a la magia para que los océanos desaparezcan sin evaporarse.
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Divulgación científica para mentes distraídas.