La molécula «imposible» que puede vivir en el corazón de gigantescos planetas

Sin contar con la materia oscura ni con la energía oscura, el 74 por ciento de la materia que podemos observar está compuesta por hidrógeno, el elemento químico más ligero posible. Le sigue muy de cerca el segundo elemento químico más ligero, el helio, que se corresponde con el 24 por ciento de esta materia visible. Además de constituir la inmensa mayoría de la materia, hidrógeno y helio son los combustibles básicos de las estrellas y los elementos esenciales que forman la atmósfera de los gigantescos planetas gaseosos. Por eso, entender su química es fundamental para entender el funcionamiento de estos cuerpos.

El helio (de símbolo químico He) es un gas noble, y por eso se puede decir que es un elemento «poco sociable», porque no es «nada partidario» de mezclarse con otros elementos químicos de baja ralea.

Pero en el espacio, donde las temperaturas y las presiones pueden ser extremas, incluso el helio puede resultar sorprendente. De acuerdo con un estudio publicado este lunes en « Nature Chemistry», el helio que alimenta las estrellas y forma parte del corazón de los planetas gaseosos puede formar unos compuestos muy peculiares con otros elementos químicos.

En concreto, investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú han usado simulaciones de ordenador para predecir posibles compuestos de helio que podrían estar en las extremas condiciones de estrellas y planetas. Gracias a esto han descubierto dos posibles combinaciones que son estables, y que podrían enriquecer lo que se sabe sobre la química de estos cuerpos.

Se trata de dos compuestos combinados con sodio (de símbolo químico Na): el Na2He y el Na2HeO. Ambos se pueden formar en presencia de presiones muy elevadas y ambos tienen unas peculiares propiedades químicas.

El primero de ellos podría aparecer a presiones de 1,1 millones de atmósferas terrestres y soportar presiones 10 veces superiores. «Este compuesto es muy peculiar: los átomos de helio no forman enlaces químicos, sino que su presencia cambia las interacciones químicas entre átomos de sodio, forzando a los electrones a situarse dentro de unos cubos, lo que hace a este material comportarse como un aislante eléctrico», ha explicado en un comunicado Xiao Dong, primer autor del estudio.

El otro compuesto tiene unas propiedades similares, pero se forma a presiones menores (entre 0,15 y 1,1 millones de atmósferas terrestres).

Los investigadores usaron una herramienta matemática para predecir la estructura de posibles cristales: un algoritmo llamado USPEX. Gracias a él, buscaron de forma sistemática posibles combinaciones de helio con otros átomos que pudieran formarse bajo presiones muy altas y además ser estables.

«Este estudio muestra que en condiciones extremas pueden aparecer compuestos y fenómenos químicos realmente extraños», ha dicho Artem R. Oganov, otro de los investigadores que ha sido crucial en este estudio. «Y debemos explorar el papel de este tipo de fenómenos en los planetas». ¿Qué secretos esconderá todavía la química de los gigantes gaseosos o las estrellas?

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