Respuestas XLIII: ¿Y si existe vida extraterrestre compuesta por elementos químicos que aún no hemos descubierto?

Hace poco escribí una entrada explicando por qué rastreamos el cielo buscando unas condiciones concretas cuando intentamos encontrar planetas habitados. En la sección de comentarios, Juan Cruz hizo dos preguntas muy interesantes: ¿Por qué asumimos que los elementos de la tabla periódica son TODOS los elementos existentes?¿Acaso no podrían existir cientos de elementos aun no conocidos por el hombre que sean incluso mas aptos que el carbono para dar lugar a la vida?

Para responderlas, tendremos que preguntarnos primero: ¿Qué es un elemento químico? O, mejor dicho, ¿Qué distingue un elemento químico de otro?

Para variar un poco, una tabla periódica en la que aparece el país en el que se descubrió cada elemento.

La materia que nos rodea está hecha de átomos, que a su vez se componen de protones (en rojo), neutrones (gris) y electrones (amarillo).

Los protones tienen carga positiva y los electrones negativa, por lo que un átomo estará en equilibrio eléctrico (que es el estado que intentan alcanzar siempre) cuando contenga el mismo número de protones que de electrones. Los neutrones, por su parte, no tienen carga eléctrica.

¿Entonces para qué sirven? ¡Llevo con esa incógnita desde el colegio!

Tanto los protones como los neutrones ejercen una fuerza atractiva sobre otros protones y los neutrones (la fuerza nuclear fuerte).

Como dos partículas con la misma carga tienden a repelarse entre sí, y los protones, con carga positiva, no son una excepción, los neutrones tienen la finalidad de colarse entre los protones y mantenerlos bien sujetos con su fuerza atractiva. O sea, que sin los neutrones no existirían átomos porque los protones se repelerían entre sí y estarían desperdigados por el espacio haciendo lo que les viniera en gana.

Y ahora llega el primer dato importante del asunto que tratamos: un elemento químico se diferencia de otro en el número de protones que contiene su núcleo.

El hidrógeno, por ejemplo, sólo tiene un protón en su núcleo. El helio contiene dos, el carbono tiene seis protones y… Bueno, en cada elemento de la tabla periódica aparece el número de protones que tiene un átomo (señalado en el círculo rojo) de menor a mayor.

¿O sea que lo que distingue cosas tan diferentes como el hierro y oxígeno es sólo el número de un tipo de partículas que contienen sus átomos?

Sí, pero ahí no acaba la cosa.

Un elemento (o, lo que es lo mismo, un núcleo que contiene un número determinado de protones) puede estar acompañado  por distintas cantidades de neutrones. Dos átomos que tienen el mismo número de protones en su núcleo, pero distinto número de neutrones, son isótopos del mismo elemento. Por ejemplo, el hidrógeno tiene 3 isótopos:

A primera vista dos isótopos del mismo elemento parecen idénticos, pero tienen propiedades ligeramente distintas. En esta entrada sobre el agua pesada hablaba sobe el tema.
El elemento que contiene un menor número de partículas en su núcleo es el hidrógeno, con uno solo protón y el más “pesado” que podemos encontrar a nuestro alrededor es el uranio-238, lo que significa que su núcleo contiene 238 partículas: 92 protones y 146 neutrones.

¡Espera, espera! ¿Cómo que el más pesado que podemos encontrar a nuestro alrededor? ¿No están todos los elementos de la tabla periódica presentes en nuestro entorno?

Nein.

A medida que aumenta el número de protones en un núcleo atómico, hacen falta muchos más neutrones para estabilizarlo. Y, al mismo tiempo, cuantas más partículas contiene el núcleo, más inestable se vuelve.

Cuando la estructura de un átomo es muy inestable los neutrones y/o protones que sobran son eyectados del núcleo a toda velocidad.

A veces sólo salen despedidos algunos neutrones y un isótopo de un elemento pasa a convertirse en otro con un menor número de neutrones. Otras veces algunos protones son eyectados del núcleo junto con los neutrones, lo que significa que un elemento se convierte en otro. Siguiendo con el ejemplo del uranio-238, éste tiende a perder 2 protones y 2 neutrones así que, al descomponerse, su núcleo pasa a contener 90 protones y 144 neutrones, que es la configuración del torio-234. Hablaba más sobre la descomposición de los elementos en esta entrada sobre el segundo elemento más escaso del planeta.

Estas partículas que salen volando son los componentes de lo que llamamos radiactividad. Básicamente, una cosa es radiactiva si está constantemente soltando proyectiles microscópicos a medida que los átomos que la componen se convierten en otros elementos más ligeros. En la siguiente animación se pueden ver los rastros que dejan en una cámara de humo las partículas eyectadas por el gas radón (radiactivo) al descomponerse en polonio (radiactivo) y luego en plomo.

Pero siguiendo con lo que nos incumbe.

El uranio-238 tiene una vida media de 4.468 millones de años, lo que significa que la mitad de un montón cualquiera de uranio tardará ese tiempo en convertirse en torio-234. El isótopo del uranio que se utiliza para fabricar bombas atómicas, el uranio-235, tiene una vida media de casi 704 millones de años.

Pero los elementos más pesados que el uranio tardan mucho menos en descomponerse: el neptunio-235 tiene una vida media de poco más de un año y el borio-274 de tan sólo 54 segundos.

Esta falta de equilibrio de los elementos que contienen muchísimas partículas en su núcleo es la responsable de que no existan en la corteza terrestre.

La materia que compone nuestro planeta proviene de explosiones estelares que lanzaron al espacio elementos químicos hace más de 4.500 millones de años. De todos estos elementos, los que eran más pesados que el uranio se fueron descomponiendo en elementos más ligeros poco después de su creación o durante los primeros millones años de formación de nuestro planeta, así que hoy en día no queda ni rastro de ellos.

Es por eso que descubrir elementos nuevos significa fabricar átomos más pesados que los que podemos encontrar en la Tierra de manera natural. Para hacerlo, cogemos átomos ligeros y les disparamos protones a altas velocidades con la esperanza de que alguno de ellos quede incrustado en el núcleo, convirtiéndolo en un elemento más pesado (y, con suerte, nunca visto antes).

A día de hoy, el elemento con un mayor número de protones en su núcleo que se ha conseguido sintetizar contiene 118 (y 175 neutrones) y tan sólo aguanta estable entre 0.58 y 1.96 milisegundos antes de descomponerse.

O sea que, volviendo a las preguntas de Juan Cruz:

¿Por qué asumimos que los elementos de la tabla periódica son TODOS los elementos existentes?

No asumimos que los elementos de la tabla periódica son todos. Los esfuerzos por sintetizar nuevos elementos siguen en pie.

¿Acaso no podrían existir cientos de elementos aun no conocidos por el hombre que sean incluso mas aptos que el carbono para dar lugar a la vida?

El problema es que la rápida desintegración de estos elementos nuevos impide que formen ningún compuesto complejo estable (ni simple, en realidad) con otros elementos.

Los “cientos” de elementos nuevos tendrían que contener cientos de protones en su núcleo. Si el elemento más pesado que hemos conseguido sintetizar (con 118 protones) tarda menos de dos milisegundos en componerse… Bueno, no soy químico, asi que no sé en qué condiciones algo con 300 protones en el núcleo podría siquiera formarse Lo que sí sé es que esas condiciones serían absolutamente incompatibles con la vida.

En definitiva, si a este hecho le añadimos que el carbono puede formar tantos compuestos que existe una rama de la química dedicada únicamente a estudiarlos, la respuesta a esta pregunta es no, no hay elementos sin descubrir que sean más aptos para la vida que el carbono.

18 pensamientos en “Respuestas XLIII: ¿Y si existe vida extraterrestre compuesta por elementos químicos que aún no hemos descubierto?”

  1. Visto que el artículo es impecable, sólo me queda comentar el curioso detalle de la tabla periódica/medallero olímpico. Cuentan también las colonias? Lo digo más que nada porque el platino fue descubierto en Colombia, lo cual deja a nuestra Españaza con 1 medalla de tungsteno. Claro que, puestos a descubrir sólo uno, el tungsteno es un elemento bantante molón. Lo que también es cierto es que bajo ese criterio, el palmarés del Reino Unido queda bastante hinchado… habrá que mirar eso. Por otra parte, me llama mucho el espíritu emprendedor yankee: “si no queda nada por descubrir nos lo inventamos”. Que luego aplicación práctica, poca, pero al menos dejamos claro que nosotros también la tenemos muy grande. No sé, son cosas que me dan por pensar…

    1. Amigo, la antimateria existe pero es actualmente inexistente en el universo. Se ha podido recrear algunos átomos y es idéntica a la materia pero con los protones y electrones con carga invertida. No ofrece elementos nuevos, pero sí potencialmente una gran fuente de energía.

  2. Gran, Gran explicacion, no tenia idea de nada de esto, nada mas escuchaba hablar de los atomos, pero con esto aprendi mucho. Gran pagina por cierto. Saludos

  3. Felicitaciones por explicar todo de una manera tan sencilla. Lo que no llego a entender de la entrada es, porque si el Uranio es tan pesado, y por tanto inestable y para volverse más ligero y estable libera protones y neutrones (torio), tarda millones de años en ir desintegrándose? cuando lo lógico es que tardase años o meses, si cogemos de referencia los otros ejemplos de elementos más pesados que pueden durar nada más que segundos…

    1. Hola Irina, no soy un experto, pero creo que los elementos estables no se descomponen nunca de manera natural, por lo tanto no son radiactivos; sin embargo, los elementos radiactivos, por más millones de años que puedan durar, no son eternos, es decir, no son estables. En cuanto a la diferencia según parece es exponencial de acuerdo con el número atómico.

  4. Un artículo mediocre he ignorante. Quieres explicar la existencia de os elementos químicos con conocimientos de secundaria. Te falta mucho para acercarte a la realidad de la existencia de la materia, no estas considerando temperaturas, gravedades ni tiempos. Saludos

  5. Señor Gorgojo del frijol, este artículo me da a mi que no está orientado a grandes conocedores de la materia, si no mas bien a profanos que quieren iniciarse en ella, por lo tanto debe ser comprensible y lo mas sintetizado posible, que ya si te pica la curiosidad hay tiempo de profundizar…saludos

  6. Como siempre, gran artículo. Aquí se da por supuesto que el número de protones ha de ser entero, ¿no podría haber un elemento con 2,5 protones?

  7. Que buena página es esta, cuanto conocimiento regala de manera que todos puedan aprehenderlo. Sigue adelante con esto que es muy bueno. Saludos desde Argentina.

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