El contenedor de las muestras que aterrizó en el desierto de Utah el pasado 24 de septiembre, se abrió poco después de su llegada, pero la cámara interna utilizada por la nave espacial Osiris-Rex para almacenar los fragmentos del asteroide, aún no se ha estudiado completamente.

Para realizar sus experimentos iniciales, los científicos utilizaron partículas que se habían derramado de la cámara interna. Habla la Dra. Ashley King, científica de la misión: “Cuando quitaron la tapa del bote de muestras, solo reveló este polvo negro por todas partes. Fue increíble; fue muy emocionante. Estábamos sentados en ese momento y todo el mundo se puso de pie y comenzó a señalar la pantalla.”

El equipo de la misión Osiris-Rex, tiene como objetivo completar una serie de estudios a tiempo para informar en la Conferencia de Ciencias Lunares y Planetarias, el próximo mes de marzo. Al respecto, la Dra. Lori Glaze, directora de ciencias planetarias de la NASA afirmó: “Las muestras alimentarán nuestra comprensión de cómo los primeros bloques de construcción orgánicos, podrían haberse unido para formar vida en la Tierra, y tal vez en otros lugares del Sistema Solar. Creo que eso va a ser increíblemente valioso”.

Concretamente, el plástico, que contiene carbono, hidrógeno y oxígeno, se calentó a temperaturas de entre 3.200 °C y 5.800 °C y las ondas de choque generadas por el pulso del láser produjeron presiones de más de 72 gigapascales, el equivalente a una quinta parte de la presión en el núcleo de la Tierra. Este proceso separó al hidrógeno y al oxígeno del carbono, dejando diminutos diamantes de unos pocos nanómetros de ancho. Como subproducto también se obtuvo hielo superiónico, una fase del agua que existe a temperaturas y presiones extremadamente altas y que posee una muy alta electroconductividad.

Siegfried Glenzer, uno de los autores del estudio, explicó que, al igual que el plástico, el interior de los planetas gigantes como Urano y Neptuno contiene oxígeno, así como carbono e hidrógeno, lo que significa que “los diamantes probablemente estén en todas partes”. “Si [el proceso de conversión de estos elementos a diamantes] sucede a presiones más bajas que las vistas anteriormente, significa que están dentro de Urano, dentro de Neptuno, dentro de algunas lunas como Titán, que contienen hidrocarburos”, aseguró Glenzer a New Scientist.

Esto podría ayudar a explicar algunos de los misterios de esos planetas. Por ejemplo, los investigadores sugieren que los diamantes que se forman en el manto de Neptuno y se hunden hacia su núcleo generan fricción y calor en el proceso, lo que constituiría uno de los motivos por los que el planeta es tan caliente. Por su parte, el hielo superiónico sobrante en el interior de Urano podría estar conduciendo corrientes eléctricas que podrían estar relacionadas con la peculiar forma del campo magnético de dicho planeta. Glenzer señala que el próximo paso es incluir este proceso en los modelos de esos planetas para intentar explicar más cosas sobre ellos. Además, los investigadores podrían usar este método para recolectar los nanodiamantes después de que se formen.

“En los otros experimentos, donde la presión necesaria era mucho mayor, las condiciones eran tan extremas y dinámicas que los diamantes terminaron desmoronándose”, dijo Glenzer. “Ahora que hemos encontrado una manera de hacer los diamantes a una presión más baja, es posible que tengamos la oportunidad de cosecharlos”, indicó RT.

Para llevarlo a cabo se requieren campos de fuerza cósmica, como los que se generan alrededor de los magnetares, un tipo raro de estrellas de neutrones, o los que se crean transitoriamente durante colisiones de alta energía de núcleos cargados. El equipo de físicos, liderados por el nobel y especialista en grafeno, Andre Geim, utilizaron esta sustancia para crear dispositivos que permitieron a los investigadores lograr campos eléctricos excepcionalmente fuertes en una configuración sencilla.

En la prueba, se observó claramente la generación espontánea de pares de electrones y huecos, los cuales son un análogo de estado sólido de los positrones, y los detalles del proceso coincidieron con las predicciones teóricas. Por otro lado, los científicos notaron otro desarrollo inusual sin analogías con la física de partículas y la astrofísica. Llenaron su vacío simulado con electrones y los aceleraron a la velocidad máxima permitida por el vacío del grafeno. En este punto, ocurrió algo aparentemente imposible: los electrones se volvieron superluminosos, proporcionando una corriente eléctrica superior a la permitida por las reglas generales de la física cuántica de la materia condensada.

La investigación, publicada en la revista ‘Science’, podría ayudar al desarrollo de futuros dispositivos electrónicos basados ​​en materiales cuánticos bidimensionales, indicó RT.

Las reparaciones pueden efectuarse a temperatura ambiente y el único requisito para que el proceso se lleve a cabo correctamente es la presencia de luz LED, que desencadena una reacción química y hace que las partes rotas se fusionen de nuevo, indica el estudio publicado este mes en la revista ‘Angewandte’. El llamado “polvo especial”, que es un tritiocarbonato originalmente elaborado por la Organización de Investigación Científica e Industrial del Commonwealth (Canberra, Australia), se obtiene mediante una reacción entre ácido sulfhídrico y disulfuro de carbono.

Actualmente, sin utilizar la tecnología innovadora, las reparaciones se consiguen solo al deshacer el producto final de la impresión y someter los elementos dañados a varias etapas de calentamiento. Además, se necesitan unas 24 horas para completar este proceso, frente a una hora si se utiliza el nuevo método. Aunque, de momento, la impresión 3D no produce mucho impacto medioambiental, todavía no se puede decir que este proceso (que requiere grandes cantidades de plástico y energía para el funcionamiento de las equipos, así como resulta en abundantes residuos) sea 100 % ecológico, explica Nathaniel Corrigan, uno de los investigadores. No obstante, con la nueva alternativa, es posible reparar artículos impresos más rápido y conservarlos en lugar de desecharlos.

“Se trata de un beneficio evidente para el medio ambiente, porque no hay que volver a sintetizar un material nuevo cada vez que se rompe”, detalla Corrigan. “Así aumentamos la vida útil de estos materiales, lo que reducirá la cantidad de residuos de plástico”, agrega. Entre los experimentos realizados, la reparación con luz LED de un violín impreso en 3D demostró la resistencia del nuevo plástico, al recuperarse por completo hasta volver a su estado original.

Los científicos creen que la comercialización de su proyecto será un éxito, debido a la sencillez y rapidez del proceso de restauración. La nueva tecnología podría tener varias aplicaciones en diferentes ámbitos que utilizan componentes avanzados a partir de materiales impresos en 3D, asegura otro de los autores del estudio, Cyrille Boyer. De tal manera, este plástico puede resultar útil en dispositivos electrónicos portátiles, sensores e incluso algunos tipos de fabricación de calzado.

El hielo XVIII, denominado también por los investigadores “extraño hielo negro”, se obtuvo al comprimir el agua entre dos diamantes. El material más duro de la Tierra se utilizó para reproducir en condiciones de laboratorio la intensa presión que existe en los núcleos planetarios. Luego los científicos dispararon un haz de rayos X de alto brillo a través de estas piedras transparentes para calentar el agua, según el reciente comunicado emitido por el laboratorio.

“Imagine un cubo, una red con átomos de oxígeno en las esquinas conectados por hidrógeno cuando se transforma en esta nueva fase superiónica”, propuso Prakapenka. “La red se expande, permitiendo que los átomos de hidrógeno migren mientras los átomos de oxígeno permanecen estables en sus posiciones”. Según su explicación, en este estado se parece a “una red de oxígeno sólido en un océano de átomos de hidrógeno flotantes”. “Es un nuevo estado de la materia, por lo que básicamente actúa como un nuevo material y puede ser diferente de lo que pensábamos”, adelantó Prakapenka. Concretamente, el equipo descubrió que el hielo de la fase XVIII se volvió menos denso, pero oscureció hasta adoptar un color negro, porque interactuaba con la luz de manera diferente que el agua.

Las mediciones de este equipo establecen áreas de estabilidad presión-temperatura en el hielo superiónico y su línea de fusión; estos datos sugieren la presencia de este material en forma cúbica en los planetas gigantes ricos en agua, como Neptuno y Urano. Prakapenka afirmó, sin embargo, que todavía quedan muchos ángulos desde los que analizar este material, como la conductividad, viscosidad, estabilidad química o los cambios que se producen cuando el agua está mezclada con sales u otros minerales, entre otros. Por lo que esperan que este hallazgo solo sea un primer paso para más estudios sobre la cuestión.

El equipo intentó procesar la madera de forma que se eliminaran los componentes más débiles sin destruir el esqueleto de celulosa, su principal componente. “Es un proceso de dos pasos”, señaló Teng Li. “En el primer paso, desalineamos parcialmente la madera. Normalmente, la madera es muy rígida, pero tras la eliminación de la lignina, se vuelve flexible y algo blanda. En el segundo paso, hacemos un prensado en caliente aplicando presión y calor a la madera procesada químicamente para densificarla y eliminar el agua.” Indicó ‘Eurekalert’.

Después de procesar el material y darle la forma deseada, se recubre con aceite mineral para prolongar su vida útil. La celulosa tiende a absorber agua, por lo que este recubrimiento preserva el filo del cuchillo durante su uso y cuando se lava. “El cuchillo corta con facilidad un filete medianamente cocinado, con un rendimiento similar al de un cuchillo de mesa”, dice Teng Li.

El equipo espera que su método se utilice eventualmente para hacer que los suelos de madera sean más resistentes. Asimismo, señalaron que el proceso para endurecer la madera era mucho más eficiente desde el punto de vista energético que la fabricación de otros materiales. La madera solo necesitaba ser hervida en agua de hasta los 100º C y podía ser reutilizada, mientras que materiales como la cerámica necesitan ser calentados a miles de grados. “En nuestra cocina, tenemos muchas piezas de madera que utilizamos durante mucho tiempo, como una tabla de cortar, unos palillos o un rodillo”, dice Li. “Estos cuchillos también pueden usarse muchas veces si se les da un nuevo acabado, se afilan y se les hace un mantenimiento regular”.

Al mismo tiempo, se crea un campo eléctrico que desencadena una reacción química. Estos procesos convierten el CO2 en oxígeno y en láminas de carbono que “flotan” en la superficie del recipiente debido a las diferencias de densidad y, por lo tanto, pueden extraerse fácilmente. Dichas láminas, de acuerdo con los científicos, son un material muy valioso que puede ser utilizado en la construcción o en la fabricación de aviones y baterías. “Vemos aplicaciones industriales muy sólidas con respecto a la descarbonización”, comenta Junma Tang, autor principal del estudio. “Esta tecnología ofrece un proceso sin precedentes para capturar y convertir CO2 a un coste excepcionalmente competitivo”.

Tang y su equipo determinaron que el novedoso método tiene una eficiencia del 92 % en la conversión de una tonelada de dióxido de carbono utilizando un bajo consumo de energía. En términos generales, estiman que cada tonelada de CO2 reciclada mediante este mecanismo tiene un costo aproximado de 100 dólares. La empresa LM Plus, con el apoyo de la Universidad de Nueva Gales del Sur (Sídney, Australia) y una inversión inicial del fondo Uniseed, pretende comercializar este proyecto y llevarlo a gran escala.

“Ahora estamos trabajando para recaudar fondos y construir una prueba de concepto de mayor tamaño para que este sistema funcione dentro de un contenedor de 40 pies [12 metros], el tamaño de un remolque de camión, que en última instancia podría ayudar a los sitios industriales a capturar de inmediato cualquier emisión de CO2 y convertirla”, señaló Paul Butler, director de LM Plus y gerente de inversiones de Uniseed. Dicho sistema de mayor tamaño, según los planes de LM Plus, se construirá durante los próximos 15 meses. Mientras tanto, la empresa ya está en conversaciones con socios comerciales potenciales que podrían contribuir en la implementación de esta nueva tecnología de otras maneras.

El AM-III fue desarrollado mediante la combinación de fullerenos, unas moléculas compuestas de carbono y con forma de esfera. A diferencia de otros cristales, que tienen una estructura de átomos ordenada, el nuevo material combina patrones de átomos definidos con otros caóticos, y es justamente esta mezcla de orden y desorden la que le confiere sus espectaculares características. “El carbono es uno de los elementos más fascinantes, debido a sus formas alotrópicas estructuralmente diversas, derivadas de sus variedades de enlace. La exploración de nuevas formas de carbono siempre ha sido el tema eterno de la investigación científica”, se subraya en el estudio.

Gracias a sus propiedades semiconductoras y su altísima resistencia, el AM-III podría ser utilizado para construir placas solares y otros aparatos fotovoltaicos que estén expuestos a condiciones extremas de temperatura y presión. “La aparición de este tipo de material de carbono ultraduro, ultrarresistente y semiconductor, ofrece excelentes opciones para las aplicaciones prácticas más exigentes”, afirman los investigadores, y concluyen que se requiere “una mayor exploración experimental y teórica de los compuestos de carbono”.

Para alcanzar tal estado bajo una presión terrestre, los investigadores recurrieron a dos metales alcalinos, sodio y potasio. Una de sus características consiste en que su aleación (NaK) es líquida a temperatura ambiente. La otra, que fácilmente liberan su electrón externo. Sin embargo, para que el agua pueda recibir esas partículas, habría que resolver un problema: todos los metales alcalinos reaccionan fuertemente en el agua, ardiendo o incluso explotando al caer en el líquido.

Para evitar tal reacción, los científicos hicieron todo al revés: no arrojaron el metal al agua, sino que pusieron gotas de NaK en una cámara de vacío a la que se suministraba vapor. Allí se cubrían de una capa extrafina de agua. En la grabación del experimento se puede ver cómo, a medida que crecen las gotas, aparece en ellas el líquido. No solo recibe electrones que se comportan como electrones libres en una banda de conducción, sino que también cambia de color.

“¡Se puede ver a simple vista la transición de fase a agua metálica! La gota plateada de sodio y potasio se cubre con un brillo dorado, que es muy impresionante”, comenta uno de los participantes del estudio, Robert Seidel. El experimento se describe en un artículo publicado el miércoles en la revista ‘Nature’.

CHNOPS es un acrónimo para los seis elementos claves para la vida en la Tierra: carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), oxígeno (O), fósforo (P) y azufre (S). Sus combinaciones constituyen la gran mayoría de las moléculas biológicas en nuestro planeta y juntos representan casi el 98% de la materia viva de la Tierra. Existe la teoría de que podrían haber sido los cometas los que trajeron estos elementos esenciales a la Tierra primitiva y los científicos ya habían encontrado previamente los otros cinco elementos en cometas, pero no el fósforo soluble en agua, que podría desempeñar un papel fundamental en el origen de las moléculas biológicas.

Este tipo de fósforo, así como flúor, fue encontrado por el equipo en el coma interno del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Estaban presentes en partículas sólidas recolectadas a solo unos pocos kilómetros del cometa por el instrumento Analizador de masas de iones secundarios de Rosetta (COSIMA). Las partículas se recogieron en las placas objetivo del instrumento y se fotografiaron de forma remota. Luego las partículas individuales fueron seleccionadas en las imágenes y se midieron con un espectrómetro de masas. Todo esto se hizo desde la Tierra antes de que Rosetta terminara su misión con un choque controlado contra el cometa 67P a finales de septiembre del 2016.

De este modo, el equipo encontró por primera vez iones de fósforo en partículas sólidas en minerales o fósforo metálico. “Hemos demostrado que los minerales de apatita no son la fuente del fósforo, lo que implica que el fósforo descubierto se produce en una forma más reducida y posiblemente más soluble”, cita ‘ScienceAlert’ al líder del proyecto, Harry Lehto, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Turku. Ya se había encontrado fósforo anteriormente en cometas, pero el fósforo recién descubierto está en una forma más adecuada para la posible formación de moléculas biológicas. Como escriben los autores en su artículo, “en el proceso de formación de la vida, se requirieron compuestos de fósforo reactivo solubles en agua para convertir los precursores de nucleótidos mediante fosforilación en nucleótidos activos”.