24 abr. 2016

Nanomateriales en armas antiguas, el secreto del acero de Damasco

Hay una razón por la que decimos que "la tecnología evoluciona" en lugar de decir "la tecnología involuciona". 
La tecnología está destinada a moverse constantemente hacia adelante, a volverse más compleja, eficiente y manejable, pero todavía hay muchos casos donde una tecnología moderadamente avanzada en comparación con otras desaparece. 
Uno de los ejemplos más llamativos son las espadas de Damasco.

Se sabe que las espadas de Damasco fueron inventadas en los años 300 y su técnica se propagó lentamente durante seiscientos años, desde India hasta medio oriente.


Las espadas de Damasco son parte de la leyenda - literalmente. 

Se cuenta que en una de las cruzadas, Saladino, uno de los mayores gobernantes medievales del mundo islámico, demostró el poder de las espadas de su ejercito a los cristianos invasores, cortando una roca de un golpe y partiendo una pieza de seda lanzada en el aire.
Desde entonces las leyendas se extendieron y las espadas de Damasco fueron aclamadas y preciadas en Europa, desde 1100 hasta 1700, sin embargo la producción de tales fue cesando con el paso del tiempo.



Con el tiempo, la producción fue frenando, y por tanto el conocimiento sobre su fabricación se extinguió, aunque el uso de estas espadas como arma se mantenía y su demanda (aunque extremadamente reducida) existía.

Esto obviamente fue un paso atrás en términos de tecnología, pero la gente no se dio cuenta de lo grande que fue ese paso atrás hasta la década de 2000. 
En los años 2000 un grupo universitario pensó analizar una cara y antigua espada de Damasco, con lo que descubrieron que estas espadas poseían un acero muy especial, ¡estaban dopadas con fullerenos y nanotubos de carbono!

¿Cómo era posible que una antigua arma, de hace casi 1000 años, poseyera incrustaciones de nanomateriales?




Los científicos, tras muchas conjeturas, observaciones y experimentos, dieron finalmente con una buena explicación.


Por lo que sabemos, los nanotubos de carbono se producían en el acero de estas armas debido a los altos niveles de impurezas justo en el proceso de fabricación de acero. 

El acero tenía un nivel de impurezas de carbono del 1,5 por ciento.

Cuando el acero es dopado de carbono y laminado, suele formar pequeñas bandas de cementita (CFe3), rodeado de trazas de ferrita (hierro cristalizado), esto hace las espadas y herramientas de acero frágiles y quebradizas, por lo que se suele querer evitar y obtener un acero lo más vítreo posible. 

Esta cementita junto la ferrita forman lo que se llama perlita, que es el residuo que da a los aceros de baja calidad esa textura granulada o bandeada.

En la obtención de acero damasquizado la formación de cementita no era una desventaja, sino una ventaja, también hay que tomar en cuenta que esta cementita sería común en un acero con tanto carbono.

El acero damasquizado se hacía a base de acero wootz, una aleación extremadamente impura y quebradiza, con una concentración alta de carbón y otros metales, los herreros del acero damasquizado solían doblar decenas de veces y torcer el acero wootz en el proceso de enfriamiento, destruyendo y homogeneizando las formaciones de ferrita y haciendo que las bandas de cementita obtuviesen una matriz dura, haciendo a la espada fuerte y flexible.
Las altas concentraciones de carbono hacían que en el interior de las grandes bandas de cementita se depositasen fibras, nanotubos y fullerenos de carbono, los cuales se formaban por la propia cremación del carbón (en bajas cantidades) y por la reacción de catálisis del dióxido de carbono incandescente con las impurezas metálicas (como manganeso, boratos, etc), desintegrando y re-ordenando el carbono en nanotubos.
Finalmente el herrero solía verter ácido en la espada, comiendo parte del hierro superficial y dejando una capa de nanocables y nanotubos casi tan dura como el cuarzo.


¿Por qué este proceso, obviamente útil, se perdió? 
Nadie lo sabe por completo. 

Algunos piensan que en la India habrían depósitos de hierro superficiales donde la minería sería fácil y el hierro fácil de obtener, que finalmente se agotaron paralizando la producción de acero. O que simplemente estos depósitos fueron olvidados.


Otros piensan que el conocimiento se perdió debido a la agitación social. 


También existe la posibilidad de que el comercio de la espada acabase muriendo a lo largo, de cientos de años por la aparición de nuevas tecnologías primitivas de metalurgia masiva, facilitando la obtención de espadas y haciendo obsoleta la producción de acero damasquizado que era difícil de producir; o por la aparición de las armas de fuego. 


Lo cierto es que actualmente, pocos herreros artesanos y aficionados, han vuelto a empezar a producir este tipo de acero, especialmente por demanda de la industria artística y de lujo, sin embargo las nuevas técnicas son diferentes, más veloces y sencillas gracias a los materiales y tecnologías modernas.

12 abr. 2016

El SLAM y el acorazado nuclear espacial

En los años 50, los científicos y los ingenieros estaban proponiendo y desarrollando un gran número de conceptos de ascensores, coches, aeronaves, naves espaciales, y barcos de propulsión nuclear.

Era el apogeo de la edad atómica y todo el mundo soñaba con poseer algún día vehículos que no requiriesen recargas de combustibles, capaces de funcionar durante años, casas domóticas autoalimentadas y autosuficientes, e incluso naves espaciales capaces de viajar a otras estrellas gracias a la energía nuclear.

Sin embargo, la influencia y desarrollo más importantes en cuanto estos conceptos de propulsión nuclear estaban en mano de las fuerzas militares de las dos antiguas superpotencias, la unión soviética y estados unidos, que habían visto un gran potencial de estos sistemas para una serie de funciones diferentes. 
Mientras que la Marina de los EE.UU. veía potencial en los buques de guerra de propulsión nuclear como cruceros, portaaviones y submarinos, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos intentó desarrollar, en vano, turborreactores y estatorreactores de propulsión nuclear para aviones. 



La Fuerza Aérea estadounidense también propuso conceptos muy radicales que en ese momento estaban en muy alto secreto. 
Los dos proyectos en los que la USAF estaba trabajando eran el llamado Proyecto PLUTO/SLAM y una variante de la nave espacial del proyecto Orión (la de propulsión nuclear, no la actualmente construida por la NASA) llamado "acorazado orbital orion".


Este alocado ritmo de innovación en cuanto utilidades a la energía nuclear no acabó aquí, las armas nucleares que despertaron a la edad atómica también fueron yendo proyectadas a versiones más destructivas, absurdas e innecesarias, las denominadas "minas de gigatones", de las que no hablaré, tan solo mencionaré más abajo, en esta entrada.


El proyecto SLAM



A mediados de los años 50, en estados unidos, el comando de la fuerza aérea estratégica, la comisión de energía atómica y la corporación vought estaban trabajando en misiles de crucero de propulsión nuclear bajo la designación de "proyecto Plutón". 
El comando de aire estratégico o SAC estaba buscando en el proyecto Pluto un misil de crucero para complementar o incluso reemplazar su flota de bombarderos existentes. La USAF dio el contrato a Vought para construir el misil de crucero de propulsión nuclear en 1955.

Mientras tanto, la USAF, Vought y NACA (actualmente NASA) estaban diseñando los motores para accionar el misil SLAM crucero. El desarrollo del motor tuvo lugar en Jackass Flatts en Nevada occidental a finales de la década de 1950. Se sabe que dos prototipos de motores estatorreactor nuclear, Troy-IIA y Troy-CII, fueron construidos y probados por la USAF y la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos para el proyecto. Ambos motores fueron probados en vagones modificados que fueron propulsado por tales estatorreactores de propulsión nuclear encendidos durante la prueba. Los estatorreactores de propulsión nuclear se consideraron un éxito y se pudieron utilizar en el desarrollo del proyecto Plutón. Se planeó una prueba de vuelo para el prototipo en la década de mediados de 1960, en la que sería lanzado desde la costa oeste de los EE.UU. hasta el Océano Pacífico, pero el proyecto fue cancelado antes de que se llevaran a cabo.
Más tarde el proyecto plutón sería conocido como SLAM o "misil supersónico de baja altitud" mientras estaba siendo desarrollado por la empresa Vought LTV del Comando Aéreo Estratégico de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para su requisito. 

El SLAM de vought era una especie de "máquina del fin del mundo", un vehículo no tripulado capaz de transportar 14-26 armas nucleares del rango megatón (en teoría), y cuyo vuelo emitiría una estela de humo radiactivo debido a que usaba un estatorreactor nuclear de ciclo abierto (es decir, el aire usado para la propulsión pasaba directamente por un reactor nuclear).
Debido a su reactor nuclear, el derribo de tal vehículo podría dar lugar a una gran perdida en lugar una victoria para el enemigo, pues podría esparcir el material radiactivo de su reactor y contaminar hectáreas con radiación. 

Sus motores también serían como un arma sónica porque sus estampidos sónicos podrían dañar las infraestructuras y la audiencia de las personas. Una vez que el SLAM utilizara todas sus cabezas, el misil se estrellaría en el océano o cualquier otro objetivo para añadir daño radiológico en la zona. El vuelo del SLAM se iniciaría a partir de tres cohetes propulsores convencionales de un vagón de ferrocarril, un lanzador estacionario, o aviones especiales.
El rango del misil SLAM sería de más de 100.000 kilómetros, capaz de volar cuatro veces alrededor del mundo, esto le daría la capacidad de merodear durante días e incluso semanas sobre la zona enemiga si fuese necesario. 
Su velocidad teórica media era algo mayor a mach 4, más rápida que cualquier avión cazador y cualquier interceptor que estuviese en servicio.La mayoría de misiles tierra-aire (SAM) eran inútiles contra la SLAM ya que estaban construidos para dirigirse a objetivos de alta altitud como los B-47 y B-52.

Sin embargo, a pesar de las ventajas del SLAM, el sistema tenía algunos inconvenientes importantes.Uno de los mayores inconvenientes era el motor que arrojaría radiación desde el tubo de escape, algo considerable deseable contra el enemigo, pero una mala idea si volase sobre territorio aliado o neutral, contaminando tal zona también.No sólo eso, los sistemas de lanzamiento SLAM se posicionarían en el occidente, sur y la costa este de los Estados Unidos, esto no era una buena idea tampoco. 

Uno de los grandes problemas que rodeaban al proyecto SLAM, y otros aviones y cohetes de propulsión nuclear, era su precio. Y finalmente, aunque no relacionado con el mísil en sí, EE.UU. temía la construcción de un arma similar por la unión soviética. Debido a estos factores, y las amenazas y tensiones de producir una guerra nuclear global con la unión soviética, el proyecto fue cancelado en 1964.

El acorazado orbital


En 1955, la NACA (que más tarde sería conocida como NASA) estaba trabajando en una nave espacial de propulsión por pulso nuclear, una nave espacial que se propulsaría mediante explosiones nucleares de pequeño rango, capaz de viajar a planetas cercanos rápidamente e incluso a otras estrellas en pocos siglos (con las debidas modificaciones).Sin embargo, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos se había involucrado en el programa del proyecto Orión, así pues, pronto aparecería una de las propuestas más radicales y poco conocidas: 
el acorazado orbital.

Si bien este sistema parece algo salido de una novela de ciencia ficción o de una película, la nave espacial masiva armada de propulsión nuclear podría orbitar muy lejos de la Tierra, y lanzar misiles nucleares de gran rango hacía la Tierra (como un ataque sorpresa contra naciones enemigas), generar pulsos electromagnéticos capaces de inutilizar toda la tecnología electrónica de un país, e incluso efectuar bombardeos cinéticos y transportar pequeños asteroides para su uso bélico.
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El acorazado orbital Orión utilizaría un motor de pulso nuclear masivo capaz de utilizar bombas atómicas para propulsar su gigantesca masa. 

El plan original era lanzar la nave espacial en órbita usando su cohete de propulsión nuclear a partir de bases en el suroeste de Estados Unidos o de plataformas de lanzamiento especiales en el océano como portaaviones o buques modificados. 
Sin embargo, debido a razones de seguridad y la lluvia radiactiva, se decidió lanzarlo mediante cohetes químicos o ensamblarlo en partes en órbita. Orión sería una nave espacial enorme de 80 metros de altura, más alto que la mayoría de los rascacielos de esa época y 50 metros de diámetro. Tendría una tripulación de cerca de treinta personas a bordo que habría operado el acorazado orbital. La nave espacial usaría un amortiguador especial o amortiguadores para soportar cada explosión nuclear en la propulsión, además de requerir de grandes tanques de aceite ablativo, y poseería un blindaje especial para proteger a la tripulación de la radiación de los motores y el espacio. 

Además, tal modelo también llevaría cinco aviones espaciales más pequeños para los reabastecimientos, reemplazos de la tripulación, y como bote salvavidas de emergencia en caso de que el Orion estuviera teniendo problemas o fuera atacado. También era muy posible que tal nave espacial utilizara pequeñas armas defensivas y ofensivas, ya estuvieran en la nave en sí o alrededor.
Una variante sin tripulación del acorazado orbital Orion también fue planeada. 
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La misión principal del acorazado Orion sería la disuasión nuclear contra países como la Unión Soviética, China y países del Tratado de Varsovia. El acorazado orbital podría transportar hasta 500 cabezas nucleares de 20 megatones en la parte frontal serían despedidas hacia abajo, mientras estuviera en órbita sobre un objetivo. 

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Se diseñó otra variante más extrema del acorazado orbital, una variante sin tripulación que haría uso de sí misma como arma cinética y estaría armada con una bomba nuclear de 3 gigatones (3000 megatones). 



La nave dispararía la ojiva o se utilizaría a sí misma como arma para atacar a su objetivo. Junto con sus cabezas nucleares, el acorazado orbital Orion llevaría un enorme sistema de despliegue de armas defensivas como armas de energía directa, cinco cañones navales de 127 mm, y diez pequeños obuses.
El acorazado Orion habría estado a la altura de su nombre ya que estaba armado como un barco de guerra naval en alta mar. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos tenía la intención de tener una flota de acorazados orbitales en el espacio como un elemento de disuasión contra la Unión Soviética y sus aliados.
No obstante, incluso a pesar de todas estas características y equipamiento para el acorazado orbital Orion, todavía habían muchos problemas de diseño.Una de las cuestiones que enfrentaba todo el programa de Orión fue el tema de los amortiguadores para proteger la nave y la tripulación de las explosiones nucleares formadas en los motores.Por otra parte, otro gran problema era la preocupación de seguridad, ya que un accidente o un fallo que llevase a un acorazado orbital con más de 500 bombas de 20 megatones o una sola cabeza nuclear de 3 gigatones a estallar, habría dado lugar a un pulso electromagnético global (en caso de estar en el espacio) o un invierno nuclear global (en caso de estar en la atmósfera).

Además de eso, hubo temores de accidentes con meteoritos y otros desechos espaciales junto con accidental o fallo que podría enviar a las ojivas o al acorazado a una zona de impacto no planeado. Pero el mayor problema era político, pues el tratado de prohibición parcial de los ensayos nucleares, firmado en 1963, prohibió las pruebas de armas nucleares u otros dispositivos nucleares en la alta atmósfera. 
No obstante, hay una versión alternativa de la historia, donde los funcionarios de la USAF mostraron el modelo y dieron detalles sobre el acorazado orbital Orion al presidente John F. Kennedy, quedando tal no convencido o asustado y cancelando el proyecto en 1960 (y no 1963).

Fuera cual fuera la razón de la cancelación del proyecto del acorazado orbital, está claro que habría acabado cancelándose de todas formas por los riesgos que conllevaba y problemas técnicos.










9 abr. 2016

Pepitas de quarks en un mar interestelar.

Las pepitas de quarks o strangelet son hipotéticos objetos que se asemejarían a pequeños meteoritos de roca o hierro, pero serían millones de veces más pesados.

Las pepitas de quarks estarían formadas por grandes masas quarks arriba, abajo  y extraño -una partícula elemental que es la que forma a los neutrones y protones- en grandes cantidades y sin diferenciar, a diferencia de la materia común de neutrones y protones, donde tales son partículas formadas por tripletes de quarks.




Estas hipotéticas pepitas podrían tener un tamaño considerable, de una pelota de fútbol a un glóbulo rojo, y aun con su pequeño tamaño serían muy pesados.
Una pepita de quarks con el volumen de una bacteria podría llegar a pesar casi una tonelada.

Lo sorprendente de esto es que algunos físicos y astrofísicos teorizan que podrían ser relativamente comunes en el espacio (si es que realmente existen), y si están en lo cierto, impactan al menos una vez al año con la Tierra.
Se teoriza que estos fragmentos de densa materia podrían haberse formado en grandes cantidades tras el big bang, en las primeras etapas cuando los quarks se condensaron en hadrones.
En caso de darse un impacto, tal sería casi imperceptible, de hecho un pequeño strangelet (del tamaño de una mota de polvo y 10 toneladas de masa) podría caer junto al ordenador con el que está leyendo esta publicación ahora mismo, y no se daría ni cuenta.

Los strangelets o pepitas de quarks, debido a su aceleración inicial, gran masa y densidad, y origen, se teoriza que frecuentemente caerían con una velocidad 40 veces superior a la velocidad del sonido (mach 40 o 12800 metros por segundo).
Esto sumado a su tamaño haría que un strangelet que impactase atravesase todo el manto y núcleo terrestre sin perder mucha velocidad y saliera por el otro extremo de vuelta al espacio.



Algunos físicos sugieren dar uso a las pepitas de quarks (si es que realmente existen).
Una pequeña pepita de quarks podría ser utilizada para obtener energía, si tuviere el tamaño de una mota de polvo, poseería una energía equivalente a 10 toneladas de materia y antimateria o 200.000 bombas zar; eso, claro, si tal energía pudiese ser extraída; esto podría hacerlo útil como combustible compacto e inerte para naves interestelares propulsadas por antimateria.
Otro uso sería como arma, una pequeña bomba tonta (sin carga explosiva) con un cabezal hecho de materia de quarks y con una forma que le otorgara mucha superficie, podría ser más poderosa que cualquier arma termonuclear construida si es lanzada desde la órbita.
También, al ser exclusivamente grandes cachos de quarks unidos por la fuerza nuclear fuerte (que se llama así porqué es bastante fuerte), podrían ser utilizados para obtener materiales con una resistencia general y rigidez trillones de veces superior a los nanotubos de carbono, aunque esta posibilidad parece remota o imposible

Volviendo al tema, algunos físicos han intentado probar la existencia de estos hipotéticos objetos mediante reportes sísmográficos extremadamente extraños (normalmente considerados como errores de la máquina) que podrían ser fácilmente explicados con la hipótesis del impacto de los strangelet.
También se piensa que algunos strangelet podrían estar encerrados dentro de asteroides, pudiendo ser posible descubrirlos (o mejor dicho, demostrar su existencia) en el futuro, gracias a la minería espacial.

Fuentes:
https://en.wikipedia.org/wiki/Strange_matter
http://smu.edu/newsinfo/releases/01342.html
http://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.4.1601

Un reactor nuclear en el interior de la Tierra.

Una de las cosas que se está poniendo en duda actualmente es como es en realidad el interior de la Tierra.

Sí, las pruebas sismográficas demuestran que hay varias capas, una fina litosfera sólida y líquida, una atenosfera posiblemente líquida, una mesosfera sólida, y una endosfera con una parte líquida y otra sólida.
Pero la endosfera, el núcleo terrestre, podría esconder un subnucleo de menor tamaño, un subnucleo diminuto hecho de un material metálico, indetectable por tal naturaleza y por su diminuto tamaño en las pruebas sismográficas.

Por otro lado,
en la observación de neutrinos siempre hay datos que no encajan, datos que en la teoría deberían ser de una forma y en la observación son de otra forma.
Esto, aunque se ha solucionado parcialmente mediante la idea de la transmutación de un tipo neutrino a otro más masivo o viceversa, sigue teniendo huecos como el excedente de neutrinos procedente del interior de la Tierra.

Este excedente es explicado por la existencia de materiales radiactivos en las diferentes capas de la Tierra, pero tal explicación no se sostiene muy bien, pues en caso de que tales materiales estuviesen dispersos, el excedente de neutrinos debería ser menor, además de que la cantidad que se especula que hay en el interior de la Tierra no justifica el gran excedente a no ser que no solo haya desintegración, sino también fisión nuclear.

Otras evidencias que indican que la fisión nuclear podría producirse en el interior de la Tierra, son las trazas de helio 4 y 3 provenientes del basalto volcánico, y la variabilidad de la actividad volcánica en plumas calientes (que debería ser constante tomando solo en cuenta la desintegración radiactiva).



El modelo georreactor.

En 1992, Marvin Herndon, basándose en las observaciones del calor generado en los gigantes de gas (que era mucho mayor al absorbido del sol, contenido en el interior o generado por la desintegración, en teoría), propuso que podría existir una fuente que hiciera uso de la fisión nuclear en el interior de estos planetas, a tal propuesta se le llamó modelo georreactor.

Según el modelo georreactor, algunos planetas lo suficientemente ricos en metales y materiales, y con capas suficientemente diferenciadas (como la Tierra y los gigantes de gas) podrían tener un reactor nuclear en su interior, un subnucleo de Uranio, Plutonio y Torio con un tamaño de varios kilómetros de radio.

Así pues, el modelo georreactor propone la existencia de un subnucleo en constante fisión nuclear constituido de materiales fisibles en masa crítica y supercrítica, materiales fértiles (como el torio y uranio 238) siendo transmutados en fisibles, y residuos de la fisión nuclear y la desintegración que, o bien se acumularían con los materiales en fisión en caso de ser pesados (como el plomo), o flotarían durante miles de años hasta llegar a una segunda capa del subnucleo denominada subcorteza radiactiva, en caso de ser menos pesados que el uranio pero más que el hierro.
Además, la existencia de un subnucleo en fisión nuclear supondría que el núcleo interno sólido (que contendría a tal pequeño subnucleo y submanto) sufriría una presión mayor a la que se cree que hay según en los modelos actuales, esto significa que el núcleo interno podría llegar a estar totalmente cristalizado, en lugar de ser una gran esfera metálica parcialmente cristalizada como se piensa actualmente.



Pero, de ser cierto lo anterior, ¿cómo se mantendría el subnucleo de fisión estable?, es decir, ¿cómo no haría estallar la Tierra al estar en estado crítico y supercrítico (como una bomba atómica).

Estas grandes masas de fisión nuclear se mantendrían estables, es decir, sin hacer "estallar" el planeta en cuestión, gracias a los productos de fisión nuclear que se acumularían entre los materiales fisibles y apaciguarían la reacción, y el propio peso del planeta entero que mantendría el subnucleo de uranio con el mismo tamaño y consistencia aunque tal obteniera una reacción en cadena.
El subnucleo en planetas gigantes de gas, aunque fuera mayor, se mantendría más estable debido a la gran masa de tales planetas, que ese subnucleo tendría que soportar.

Sin embargo, en el pasado, en planetas jóvenes, el subnucleo de fisión nuclear habría sido mayor y podría haber desencadenado grandes liberaciones de energía.

De hecho, si el modelo georreactor llega a ser cierto, podría explicar la formación de la Luna de una manera diferente.
Así pues, la Luna podría haber sido el fruto de un gran estallido nuclear proveniente del interior de la Tierra.

La Tierra, una vez se había formado junto sus capas y núcleo, podría haber poseído un subnucleo de fisión mucho más grande e inestable.
En algún momento dado, el subnucleo podría haber acumulado demasiada energía, y habría escapado de tal una burbuja de plasma de residuos nucleares y materiales en fisión nuclear que habría llegado a su máximo potencial destructivo dentro del manto terrestre, una vez había alcanzado tal capa (donde hay menos presión que en el nucleo) pasados varios millones de años,
habría "explotado" en el manto desprendiendo parte de este y la joven litosfera, que luego formarían la Luna; en tal explosión, la Tierra podría haber alcanzado grandes temperaturas que permitieron la formación del núcleo interno líquido y la reconstrucción rápida natural del planeta en sí, además de cambiar el eje de rotación.



Según esta hipótesis de la formación de la Luna, la explosión también podría haber dispersado restos del uranio y plutonio enriquecidos en la litosfera, explicando la existencia del reactor nuclear natural de Oklo.

Imaginaros lo grande que habría sido tal explosión.

Fuentes:
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0905/0905.0523.pdf
http://nuclearplanet.com/Herndon's%20Nuclear%20Georeactor.html
http://sservi.nasa.gov/articles/did-the-moon-form-in-natural-nuclear-explosion/
https://es.wikipedia.org/wiki/Oklo

22 ago. 2015

Proyecto PACER, reactor de fusión nuclear a lo bestia

Como seguramente sabrás, actualmente hay muchos problemas al intentar obtener energía de la fusión nuclear, pues suele consumir más energía de la que produce y requiere toroides magnéticos gigantescos, muy caros.

Hubo una época en la cual se pensó obtener energía de fusión nuclear de otra forma... a lo bestia.

El proyecto PACER proponía un reactor nuclear que en lugar de calentar o "chocar" el combustible nuclear para obtener la fusión, directamente utilizaría bombas termonucleares, así la eficiencia se calculaba ser miles de veces mayor.
No avanzó mucho antes de ser abandonado por razones de precio y política.

¿Como funcionaría?, pues bien, antes debo explicar bastantes mecanismos.

La fisión y fusión nuclear.

Todos los objetos están compuestos de elementos químicos, ya sea de forma pura, en forma de compuesto o en forma de amalgama/aleación.

Tales elementos químicos a su vez poseen una capa de electrones y en su interior un núcleo, el núcleo atómico que está compuesto de protones y neutrones (nucleones).

La fisión nuclear es una reacción nuclear en la cual un núcleo pesado (de mayor número de protones que el hierro) se divide en dos o más núcleos ligeros.
Si esto es cierto, ¿porqué no se puede utilizar el plomo o la plata como combustible nuclear?, la razón la veremos más adelante.

La fusión nuclear es una reacción que, al contrario de la fisión, se da cuando dos núcleos ligeros se unen formando un núcleo más pesado, hasta llegar al hierro, donde la fusión nuclear es tremendamente difícil de llevarse a cabo.

La fusión nuclear es una reacción nuclear cientos de veces más energética que la fisión nuclear, pero también problemática, pues los electrones alejan los átomos y los núcleos atómicos se repelen por su carga, esto hace que se requiera mucha energía para obtener la fusión nuclear 
(aunque se ha demostrado que cambiando los electrones por análogos más pesados, muones, la fusión nuclear se puede llevar incluso a temperatura ambiente, cosa que veremos en otra entrada).


La fisión nuclear, masas críticas y materiales fisibles.

Antes surgió la duda del porqué no se puede utilizar el plomo, la plata y otros metales pesados como combustible nuclear.
La respuesta es fácil, no son materiales fisibles, los enlaces de los nucleones en sus átomos son poco energéticos y muy estables, por lo que su fisión nuclear es extremadamente difícil de producir.

La razón de que materiales como el plutonio, neptunio y uranio puedan utilizarse como combustible nuclear, es que sus altas densidades, su inestabilidad nuclear y baja energía requerida para la fisión, los hacen fáciles de llevar a un estado de masa crítica o supercrítica.

¿Qué es la masa crítica?

La masa crítica es el punto de equilibrio de un material fisible, donde tal se fisiona lenta y controladamente, más masa lo transforma en una bomba atómica, pues genera una reacción en cadena (masa supercrítica), y menos masa dificulta la reacción nuclear hasta paralizarla (masa subcrítica).

Para obtener el estado descontrolado, la masa supercrítica, hay diferentes métodos usados en bombas atómicas:

- Aumento de la densidad: método utilizado en bombas atómicas con diseño de implosión; hacen uso de explosivos poderosos y estructuración especial que hace que la implosión -una fase del proceso para obtener la activación de la reacción en cadena, que verás más abajo mejor explicado- genere fuerzas de compresión muy grandes, aumentando la densidad del material fisible en cuestión.

- Forma esférica del material fisible: al ser esférico, los neutrones son generados y absorbidos más homogénea y rápidamente, también es utilizado en bombas atómicas con diseño de implosión.

- Aumento de la cantidad de masa hasta la masa supercrítica: este método fue utilizado en las primeras pruebas nucleares (bombas atómicas del tipo cañón de uranio) donde se hacían chocar o unir dos masas críticas. Las armas nucleares que poseían este diseño, tenían muy poca potencia y malgastaban material fisible.

- Adición de capas de material reflectante de neutrones en una masa crítica: se trata de añadir capas de un material especial que evite la perdida de neutrones y los refleje al interior, acelerando la reacción, también es utilizado en bombas atómicas de implosión.
Este método fue difícil de manejar, de hecho los primeros intentos de obtenerlo causó muchos accidentes de criticidad, como el de 1945, donde un científico murió de envenenamiento radiactivo por la radiación emitida al rodear un núcleo fisible con material reflectante de neutrones, y han habido más accidentes de criticidad letales posteriormente.


La bomba atómica:

Aunque hay decenas de diseños de bombas atómicas (de fisión) yo hablaré de una de las más potentes, y la utilizada comúnmente como etapa de ignición de un arma termonuclear.

El diseño de implosión o bomba de plutonio: esta arma nuclear tiene un diseño de implosión, una esfera de explosivos extremadamente potentes rodean una fina envoltura de reflector de neutrones, donde en su interior yace una esfera de plutonio hueca de 9 kilogramos (también puede ser uranio 233 o neptunio, pero son poco comunes), masa crítica, a veces también se coloca un ignitor neutrónico de polonio y berilio en el interior de tal esfera.


Cuando el explosivo de alta energía explota, reduce la esfera hueca de plutonio al tamaño de una pelota de tenis (ha esto se le llama implosión)... y comienza el caos nuclear en cadena del cual acaba naciendo una explosión con forma de hongo y un radio de varios kilómetros.

Para utilizar menos plutonio, se suele utilizar lentes de vacío, lentes de aire, combustible de fusión y estructuras complejas de explosivo, son las conocidas bombas atómicas de precisión o de neutrones.

La bomba termonuclear:

Pero en el proyecto PACER no se utilizarían bombas atómicas, sino bombas termonucleares, sin embargo la bomba atómica es la base de una bomba termonuclear.

Las bombas termonucleares actuales utilizan la fusión nuclear como fuente de destrucción principal, pero requieren de una bomba atómica como ignitor.

Para tal función, el diseño más utilizado es el llamado diseño Teller-Ulam, el cual está compuesto por una cabeza atómica (la bomba atómica de plutonio), un contenedor de deuterio líquido, un aerogel o substancia especial y normalmente una interfase.

La bomba atómica enciende la etapa de deuterio líquido, para ello el aerogel especial hace el papel de maximizar la presión a la que es sometida, y la interfase la función de que la etapa de deuterio no absorba demasiada calor (pues podría reventar por la presión interior antes de obtener la fusión nuclear, desperdiciándose).

Una bomba termonuclear no destruiría una ciudad, sino incluso un estado o provincia, ya no hablamos de una explosión de kilómetros de radio, sino de una explosión de decenas e incluso cientos de kilómetros de radio.
En el siguiente enlace podéis ver los efectos destructivos de una bomba termonuclear como la bomba zar (de 50 megatones) en google maps: efectos de la bomba zar.

Es posible hacer hasta bombas termonucleares de varios gigatones, capaces de destruir países enteros, pero simplemente sería muy caro e innecesario (además de difícil de enviar y dirigir), por lo que nunca se ha hecho en la práctica.


El proyecto PACER:

Mecánica del hipotético reactor del proyecto PACER:

Los reactores diseñados y sugeridos por el proyecto PACER constaban de gigantescas cámaras esféricas bajo tierra llenas de agua, los primeros diseños variaban desde los 300 metros de profundidad hasta los 1500 metros de profundidad, dependiendo de la potencia de las cápsulas de combustibles (las bombas termonucleares), máximo 50 kilotones (energía de 50 kilotoneladas de TNT).

Tales esferas estaban interconectadas con miles de tuberías con formas complejas y cientos de turbinas y sistemas de transformación eléctrica, un solo reactor era en teoría capaz de extraer continuamente 2 GWp el equivalente a varias decenas a varios cientos centrales de fisión nuclear convencionales.

También se sugirió utilizar tales reactores como criaderos de uranio-233 (en base al torio), en teoría capaz de generar varias decenas de toneladas de uranio-233 al día.

Fin del proyecto PACER:

Finalmente el proyecto PACER fue cancelado, pues debido a su complejidad técnica y costos de construcción, las tremendas cantidades de energía producida equivalía en precio a la energía producida por un reactor de fisión nuclear convencional.

Otros factores como el tratado contra las pruebas nucleares puso punto y final al intento de su renacimiento.

Renacimiento de ideas parecidas:

Desde entonces han aparecido muchas ideas, algunas ligeras y alocadas (como un motor de combustión interna gigante a base de explosiones nucleares para vehículos colosales), y también otras ideas más serias y posibles de hacer.

Algunos trabajadores de tal proyecto siguieron trabajando después de que el proyecto se cancelase, de forma voluntaria y no oficial, finalmente han llegado a un diseño barato, pequeño y eficiente.

Tal versión más desarrollada se basa en un deposito gigante con forma de vaso (en lugar de esfera), con un diámetro de 30 metros, una altura de 100 metros, el uso de paredes muy reforzadas de 4 metros de grosor en aleación especial.

Tal reactor tendría que estar bajo tierra, anclado a la roca con cientos de pernos de 15 metros de largo, y en lugar de agua utilizaría fluoruros fundidos, la cámara estaría llenada de forma parcial, y cada detonación bombearía el fluoruro hacia arriba, donde un sistema de refrigeración absorbería su temperatura para su uso en generación de energía.

Aun así, algo como esto podría no realizarse nunca debido a los tratados de prohibición de las armas nucleares, y es triste, tenía potencial... literalmente hablando.

16 ago. 2015

Más allá de la nanotecnología, materiales hipotéticos

Bienvenidos a mi segunda entrada sobre un tema extremadamente hipotético (mi segunda entrada protocientífica).

Si has leído el libro "mundo anillo" seguramente conocerás el ficticio material "scrith", un material cuya resistencia equivale a la fuerza nuclear fuerte que une a los protones y neutrones, material utilizado para construir tal mundo.

Este tipo de supermateriales ficticios también aparecen en muchas más obras de ficción, por ejemplo en "orion's arm" (una novela de ciencia ficción dura a la cual le dediqué una entrada) aparece un material compuesto de monopolos magnéticos, la magmateria.

Pues bien, en esta entrada me gustaría responder a una duda: ¿es posible la existencia de un material con propiedades parecidas a tales supermateriales ficticios?
Para responder tal duda, tendremos que observar varios materiales teóricos, hipotéticos e incluso especulativos.

Neutronio: existencia muy probable, pero poco útil.

En Star Trek aparece un material llamado "neutronio", un material extremadamente duro compuesto por neutrones, muy cercano y a la vez alejado de la realidad.

En física se denomina neutronio al material teórico que forma el interior de las estrellas de neutrones, la materia degenerada de neutrones, tal materia solo interactua con la fuerza nuclear fuerte (y débil) y la gravedad, pero no con el electromagnetismo (pues los neutrones son neutros).


El neutronio real no es útil, o al menos yo no le veo aplicación útil, pues no actuaría con el electromagnetismo (que es la fuerza encargada de que la materia no atraviese la materia), por lo que su resistencia a la tensión y compresión sería inútil, y ni siquiera tendría dureza, sería atravesable e invisible, además de que se comportaría como un superfluido o plasma nuclear y tendría una densidad colosal.

Además los neutrones que lo forman se pegarían a la materia común formando átomos extremadamente inestables, pero esto no es un problema, pues el neutronio se desintegrará con una fuerza mayor a una bomba atómica en millonésimas de segundo a presión terrestre, antes de poder ser utilizado, el neutronio solo puede existir en condiciones de presión extrema.

Resumiendo: material de existencia (muy) probable, pero muy poco útil y viable.

Materia AB y moléculas nucleares, ¿son posibles?

El primer "supermaterial" útil que observaremos es la materia AB.
La materia AB es un material especulativo, estaría formado por "redes" bidimensionales o tridimensionales de nucleones (protones y neutrones) ordenados.


Este material tendría un modulo a la compresión, tensión y torsión extremadamente alto, equivalente a la fuerza que une a los propios nucleones, y obtendría diferentes propiedades eléctricas y físicas según estructura, pudiendo ser superconductor, superaislante, falta de fricción, etc; y pesar desde unos nanogramos/metros hasta varios millones de toneladas/metros

¿Cual es la pega?

Este material tiene muy pocas posibilidades de poder ser real.
La principal razón es que los protones se repelen, la razón de que estén unidos es la denominada fuerza nuclear fuerte residual, que los mantiene pegados con una fuerza 30 veces mayor al electromagnetismo gracias a la acción de mesones.

Sin embargo, esta fuerza residual es muy intensa pero corta, por lo que llegado a determinado número de protones, es muy difícil mantener la estabilidad, excepto con los números de neutrones "mágicos", nombre que se le da a las configuraciones y números de protones y neutrones que dispersan la fuerza nuclear residual de forma casi homogenea, añadiendo más estabilidad de lo normal.

Además, debido a la naturaleza cuántica de tales escalas y altas energías, los nucleones no tienen ángulos fijos de unión, tienden a colapsar en esferas por lo que estructurarlos es una labor extremadamente difícil.

Y por supuesto, su autor, Alexander Bolonkin, no dió muchas explicaciones del mecanismo para que este material fuera capaz de solucionar o esquivar estos límites.

Resumiendo: existencia poco posible.

Para más información de sus fantásticas propiedades leed aquí.
Y para más detalles de su posibilidad de no ser viable leed aquí.

Las moléculas nucleares son análogos a las moléculas químicas, pero a escala atómica, son otra forma de material femtotecnológico, al igual que la materia AB.

Las moléculas nucleares se basan en nucleos atómicos (en lugar de átomos) muy cercanos y unidos mediante enlaces de neutrones (en lugar de electrones), tales moléculas nucleares, debido a la gran cercanía comparten la misma "corteza" de electrones, es decir, están dentro de un mismo átomo.

¿Cual es la pega?

Este tipo de material debería ser muy fuerte y resistente al basarse en la fuerza nuclear residual fuerte de los nucleones, sin embargo las moléculas nucleares solo se han observado como pequeñas fases de desintegración (de un tiempo de millonesimas de segundo o menor) de algunas partículas sintéticas ricas en neutrones, y son bastante inestables en ese contexto, la razón es obvia, los neutrones se desintegran cuando están alejados de los nucleos y el exceso de giros iguales hacen que los enlaces se repelan y rompan.


Sin embargo, hay una forma de esquivar tal límite: el uso de hipernucleos e hiperones.

Los protones y neutrones son nucleones, un tipo de barón, y los nucleones están formados por tripletes de quarks, unas partículas aun más elementales que los protones y neutrones, estos quarks son estos dos tipos principales: "arriba"(u) y "abajo"(d).
En el caso del protón los quarks que lo componen son uud y en el caso del neutrón udd, combinaciones de uuu y ddd forma partículas inestables de carga negativa y doble positiva.

Existen más quarks: "extraño"(s), "encanto"(c), "fondo"(b) y "cima"(t), pero son muy inestables, excepto si forman bariones (tripletes de quarks), a los bariones que contienen este tipo de quarks se les denomina hiperones en lugar de nucleones.
Pero los hiperones siguen siendo bastante inestables, solo los hiperones que contienen quarks extraños y encanto duran lo suficiente para poder unirse a un núcleo atómico, y cuando se unen a un núcleo se estabilizan más y forman lo que se denomina "hipernucleo".

Un hipernucleo con hiperones de quarks extraños suele ser estable contra más neutrones y menos protones tiene, y produce una fuerza residual fuerte mucho más fuerte que la producida por los nucleones, esto a su vez puede ser una solución para estabilizar las moléculas nucleares que son ricas en neutrones, pero por ahora los hipernucleos son muy costosos de producir, y su aplicación en moléculas nucleares está muy lejos, además de que podría ser inútil.

Resumiendo: existencia posible.

Hilos de plasma de quark-gluones trenzados.

Recientes estudios han sugerido que podrían surgir filamentos de bariones y quarks y gluones en los plasmas ultra-calentados, el plasma quark-gluón es un estado de la materia que se produce a temperaturas extremadamente altas, tan altas que los propios protones y neutrones se desitegran en un fluido quarks y gluones unidos por la interacción fuerte.


Estos hilos de quarks y gluones podrían ser trenzados para producir tejidos extremadamente fuertes, pero los problemas son obvios.

No se sabe si estos hilos pueden sobrevivir a temperatura ambiente o si colapsarán en bariones (nucleones e hiperones).
Los hilos trenzados podrían interactuar entre sí mediante la carga cromática.
No se conoce método para manipular los quarks y gluones a precisión.

Resumiendo: existencia poco posible.

Magmateria, materia diónica, o mejor dicho: monopolium.

La magmateria será el último supermaterial hipotético que veremos en esta entrada, la magmateria es un material ficticio análogo a la materia convencional, a los átomos, pero compuestos por monopolos magnéticos unidos principalmente mediante fuerzas electromagnéticas, es un recurso muy utilizado en ciencia ficción dura y apareció por primera vez en la novela "Orion's Arm".

¿Invención de la novela Orion's Arm?, no, en realidad tal material fue sugerido con el nombre de "monopolium" y como aplicación de los monopolos en 1979 por Hans P. Moravec, junto a la desintegración protónica catalizada y otras ideas, esto lo confirmo usando este antiguo documento de una universidad: http://www.frc.ri.cmu.edu/~hpm/project.archive/general.articles/1981/monpol.mss,
aunque tal vez pudo ser una idea mucho más anterior de otra persona, pero simplemente no he encontrado nada más.

¿De que estaría compuesta la magmateria o monopolium?

Antes he mencionado los monopolos magnéticos, los monopolos magnéticos son hipotéticas partículas elementales con un solo polo magnético, tales partículas se ha calculado que tendrían una masa miles de veces superior a la de un protón pero un tamaño miles de veces reducido.

La existencia de este tipo de partículas se cree ha sido detectada en 1982, y digo "se cree" porque ha sido imposible reproducir su observación.
La posibilidad de que uno o varios monopolos "caigan" a la Tierra desde el espacio en determinado plazo de tiempo es muy alta según la hipótesis por su (baja) abundancia, sin embargo la posibilidad de detectarlo en una pequeña zona de investigación es ínfimamente baja, por lo que podría haber sido un verdadero descubrimiento incapaz de ser reproducido, o un error del sensor.

En 2014 se obtenieron (pseudo) monopolos magnéticos sintéticos en un laboratorio, pero sin embargo no eran partículas elementales, sino estructuras basadas en el condensado Bose-Einstein, esto es una evidencia de que la existencia de tales partículas elementales es posible.


Volviendo al tema de la composición del monopolium: el monopolium estaría formado por estos monopolos magnéticos elementales, tales monopolos requerirían poseer unas propiedades topológicas y físicas específicas para poder formar el monopolium.
Así pues, estos monopolos elementales deberían tener propiedades análogas al electrón, a los protones y neutrones (aunque con solo análogos a los protones y electrones ya basta, pues los monopolos no se verían afectados por la fuerza nuclear fuerte residual, esto significa que un análogo al neutrón sería inútil).

Un monopolo análogo electrón tendría una masa (como mínimo) equivalente a 1.000 protones o 2.000.000 de electrones, y un análogo al protón la misma gran masa o una masa aun mayor, esto, unido a  la cercanía de tales monopolos por la fuerza "magnética-nuclear" muy elevada, haría que el monopolium tuviese una densidad tremenda, mayor a la del neutronium, en un metro cúbico de tal material la masa sería prácticamente coma la de una montaña o incluso la luna.

¿Solución?, análogos al grafeno y nanotubos de carbono basados en el monopolium.
Una hoja bidimensional de monopolium análoga al grafeno tendría un grosor similar que un protón o poco mayor que electrón, y un metro cuadrado de tal hoja tendría la masa de un metro cúbico de oro u osmio, pero esto comparado con su gran resistencia no sería nada.
Una hoja bidimensional de monopolium análoga al grafeno sería trillones de veces más resistente a la tensión, compresión y cizallamiento que el propio grafeno, y además debido a su diminuto grosor, su dureza sería extremadamente grande, podría ser inrayable excepto por otro trozo de monopolium, y ser capaz de cortar cualquier material normal a precisión molecular aplicando una fuerza insignificante.
Además este material seria extremadamente atérmico y tendría un "punto de fusión" que rondaría los millones de kelvin.

Además también podría utilizarse como catalizador de desintegración protónica, debido a estar compuesto por monopolos (en esta entrada protocientífica hablaba sobre la desintegración protónica catalizada por monopolos).

Dejémonos de detalles fantásticos y veamos más obstáculos demoledores, las pegas que podrían hacer este material inexistente.

Este material es incapaz de existir si los monopolos magnéticos elementales no existen, obstáculo que no puede ser solucionado ni esquivado en caso de que aparezca.
Además requiere de la existencia de tecnologías de producción de monopolos y modificación de tales para darle las características adecuadas (de otro modo sería inviable).
Y su gran densidad y consumo energético de fabricación lo hace impráctico para usos "normales".
También se requieren diones para que hayan fuerzas de repulsión, en caso de que los monopolos aunque sean de diferente masa se aniquilen.

Aun existiera, tiene más problemas:
Si los monopolos son muy masivos, acabariamos con un material muy fuerte pero con horizonte de sucesos a la vez, es decir, un agujero negro.
Etcétera.

Resumiendo: material de existencia posible solo en caso de que existan los monopolos magnéticos elementales, utilidad muy alta.

Además de los materiales expuestos aquí (materia AB, moleculas nucleares, monopolium, etc), hay una gran cantidad de materiales hipotéticos, tales como el Einsteinon, el higgsinium y las moléculas technicolor, pero son mucho más hipotéticos, razón por la que no los he mencionado.
Muchas leyes físicas pueden permitir la existencia de supermateriales extremos de este tipo, pero a la vez pueden no permitirla, este es un tema que no se ha explorado lo suficiente y que en mi opinión debería explorarse más.
Todos los materiales expuestos aquí son hipotéticos y protocientíficos, expuestos como una curiosidad o posibilidad (excepto el neutronio, o materia degenerada de neutrones, que es teórico).

13 ago. 2015

Bioquímicas hipotéticas

¿Debe haber agua para que surja la vida?
¿Solo puede surgir la vida del carbono?


Cuando alguien oye hablar sobre el tema de la vida extraterrestre cae en el error de pensar de que debe ser igual a la vida terrestre, y no me refiero a las formas de los organismos, sino a sus bioquímicas, ¿porqué debería la vida ser igual a la terrestre en su base química?

Sí, lo habéis adivinado, en esta entrada hablaré sobre bioquímicas hipotéticas, es decir, substancias alternativas a los aminoácidos que los seres vivos de nuestro planeta poseen y disolventes alternativos al agua.

Disolventes aptos para la vida:

Muchas veces habréis oído hablar sobre la zona habitable (o zona ricitos de oro), una zona alrededor de las estrellas donde el agua es líquida, más allá el agua se congela, y más adentro el agua se evapora.

¿Realmente es el agua un bien esencial?, por supuesto, pero solo para la vida terrestre.

El amoniaco, los hidrocarburos, el fluoruro de hidrógeno, sílice fundido y otras substancias pueden desarrollar el mismo papel que el agua al formar parte de los denominados "disolventes universales".

Los disolventes más parecidos al agua: hidruros líquidos no metálicos.
Los hidruros no metálicos, tales como el cloruro de hidrógeno, amoniaco y sulfuro de hidrógeno, son los fluidos más parecidos al agua, sin embargo, cada uno posee un rango de temperatura de utilidad, es decir, algunos requieren temperaturas gélidas y otros temperaturas extremadamente grandes, para ser líquidos y reaccionar.

¿Es esto malo para las posibilidades de surgir de la vida?
No, al contrario, hacen que la zona apta para la vida se amplifique decenas de veces.
Esto significa que podría surgir vida en planetas gélidos o en planetas abrasados.

Concepción artística de un planeta con océanos de amoniaco, este tipo de planeta sería habitable en un rango de temperatura entre los -78Cº y -33Cº a presión terrestre.

La presión atmosférica también cumple un papel esencial, da igual el rango de temperatura de la zona Ricitos de Oro, si las presiones son las debidas para que el agua (y otros disolventes) sea líquida, entonces el planeta será apto para la vida.

Por ejemplo: a 2 atmósferas el agua sigue siendo líquida entre (creo, corregidme si me equivoco) los 0Cº-120Cº, y a menor presión atmosférica pasa lo contrario, los puntos de ebullición son más bajos.

Los superdisolventes: fluorocarburos y perfluorocarburos.
Los fluorocarburos son moléculas muy similares a los hidrocarburos, pero con flúor en lugar de hidrógeno.

Los fluorocarburos son excelentes disolventes, y podrían ser el camino más corto para la formación de vida, son químicamente inertes en condiciones oxidantes y poco reductoras, y su familia de moléculas, la cual es bastante grande, le da un rango extremadamente grande de estado líquido en conjunto.

Los fluorocarburos son mejores disolventes que el agua, y esto es muy bueno para la formación de vida, pues más cantidad de substancias disueltas significa más probabilidades de formación de moléculas complejas.

Sin embargo, este tipo de disolvente tiene algunas desventajas:

- Absorción de gases muy alta: los oxidantes y reactivos del aire serían fácilmente absorbidos, el oxígeno y el cloro atmosférico pueden dificultar la formación de moléculas complejas.

- Extremadamente baja abundancia: un planeta rico en flúor solo se formará (tendrá posibilidades de formarse) en un ambiente lleno de elementos no metálicos de formación anti-natural (y el flúor es uno de tales), tales se forman cuando una estrella muy masiva muere de forma precoz.

- Suelen evitar la formación de ozono o destruirlo: ¿alguien recuerda los CFC?, un planeta bombardeado por muchos rayos ultravioletas solo obtendrá vida terrestre si esta es extremófila o submarina.

Disolventes débiles pero abundantes: hidrocarburos.
Los hidrocarburos, en especial metano y etano, son disolventes universales, pero mucho más débiles.
Esto no es un problema cuando hablamos de planetas helados, en planetas de temperaturas menores a -60Cº, los hidrocarburos son un comodín, una oportunidad, para la formación de la vida.

También, hay que añadir que los hidrocarburos difícilmente podrían disolver aminoácidos (aunque obviamente serían incapaces de funcionar a tales temperaturas), en su lugar, una forma de vida basada en los hidrocarburos poseería un mecanismo celular compuesto de polilípidos y substancias similares nitrogenadas.

Imagen de Titán, si poseyera vida, estaría basada en hidrocarburos.

Disolventes muy calientes: silice fundido, lava.
El dióxido de silicio, silice, vidrio, etc, también es un buen disolvente para la vida, claro está, a temperaturas superiores a los 1200Cº.

A estas temperaturas es imposible la existencia de aminoácidos, se desintegrarían, en su lugar las formas de vida deberían estar formadas de ácidos heterometálicos (que son moléculas sólidas, movibles y plásticas a tales temperaturas).

Disolventes supercríticos, ¿puede existir vida en los gigantes de gas?
Fluidos supercríticos, tales como el dióxido de carbono y el hidrógeno a altas presiones, son excelentes disolventes, pues además de su propiedad de disolvente, su gran fluidez, típica de los gases, distribuye rápidamente la substancia disuelta.

Los fluidos supercríticos se forman de forma natural en gigantes de gas o planetas terrestres con atmósfera extremadamente densa, y pueden suponer un factor de aumento de probabilidades de la formación de vida, tal como en los fluorocarburos.

Hay una curiosa escena de la serie "Cosmos" de Carl Sagan, en la cual Carl Sagan habla sobre la posibilidad de vida en Júpiter, él pensaba que en Júpiter había concentraciones muy grandes de aminoácidos que podían suponer el surgir de vida, sin embargo, exploraciones posteriores a la fecha del documental mostraron la cruda realidad de bajas concentraciones de aminoácidos en Júpiter.
Aun así, es algo digno de mostrar en esta entrada:

Vida planetaria no basada en carbono:

Como todos sabemos, la base de la vida terrestre es el carbono, sin tal, no habrían azúcares, lípidos, ADN y proteínas, pero en planetas con condiciones muy diferentes a la Tierra, esto no sería un problema.

- Vida basada en silicio:
El silicio es uno de los elementos químicos más abundantes en planetas rocosos, y posee una reactividad y propiedades similares al carbono cuando es sometido a bajas temperaturas.
Este tipo de ser vivo tendría un lento metabolismo y habitaría planetas muy helados.

- Vida basada en boro:
El boro, aunque es muy reactivo en la Tierra, explosivo, podría ser la base de la vida en planetas con atmósferas y mares reductores (combustibles), y la vida basada en tal sería comburente (oxidante).

- Vida basada en nitrógeno-fósforo.
El nitrógeno y el fósforo pueden formar cadenas moleculares movibles y plásticas en condiciones específicas.

- Vida basada en compuestos metálicos:
En planetas con temperaturas de miles grados centígrados podría surgir vida basada en compuestos metálicos, en mares de lava.
Cómo antes he mencionado, los materiales por excelencia serían los compuestos heterometálicos.

Vida no planetaria:

¿Está la vida realmente limitada a los planetas?
No, en hipótesis podría existir vida incluso en el plasma del interior de las estrellas, no daré detalles ahora (tal vez en futuras actualizaciones) solo mencionaré algunas posibilidades que han sido exploradas:
- Vida basada en el polvo interestelar (basada en plasma y polvo).
- Vida en las estrellas de neutrones (compuesta de protones y neutrones, no moléculas).
- Vida en las estrellas (basada en el plasma).
- Máquinas de Von Neumann, vida robótica artificial (punto que se mostró en algunos debates entre Carl Sagan, Dyson y Fermi sobre la posibilidad de existencia de vida extraterrestre).

Aquí finaliza esta entrada.