Diamantes antiguos reabren debate sobre temperatura de Tierra tras formación

Fuente: Univision.

La presencia de diamantes en cristales de más de 4.000 millones de años de antigüedad hallados en Australia podría servir para mejor determinar la temperatura de la Tierra durante su primera era geológica, indica la revista científica británica Nature en su edición del jueves.

El hallazgo se produjo durante unas excavaciones científicas en Jack Hills, en Australia occidental. Un equipo dirigido por la geóloga alemana Martina Menneken, de la universidad de Munster, halló diamantes en cristales de circonio, que es la roca más vieja conocida en la Tierra.

Cuando se formó la Tierra, hace unos 4.500 millones de años, su temperatura era superior a los 6.000 grados celsius. Al enfriarse, explican los investigadores, empezaron a formarse las rocas sólidas, pero su aspecto, que podría ayudar a determinar exactamente la temperatura terrestre en ese periodo, sigue siendo desconocido.

En los últimos 3.800 millones de años, las caídas de meteoritos, el clima y la erosión destruyeron todo rastro de la Tierra como era en sus orígenes, por lo que no ha hallado ninguna roca con edad superior a los 4.030 millones de años.

Las únicas rocas cuya edad remonta a un período comprendido en los primeros 500 millones de años de la Tierra son los cristales de circonio, un mineral cuyos granulos no exceden los 3 milímetros de diámetro.

Hasta ahora, los científicos estimaban que esos cristales aparecieron con una temperatura de unos 680 grados celsius.

Sin embargo, los diamantes sólo se forman bajo presiones extremas. Por lo tanto, si el circonio se cristalizó a 680 grados, hubiera sido necesaria una presión superior a 3,5 gigapascales (10.000 la presión atmósferica) para que se formara el diamante.

Sin embargo, ningún elemento parece indicar que se produjeran presiones de ese tipo donde se encontraron los cristales de circonio, y dos hipótesis para explicar su presencia son evocadas por el equipo de científicos.

"O esos diamantes se formaron durante un acontecimiento (geológico), en el que se produjeron grandes presiones, hace 4.300 millones de años, o se agregaron al circonio durante el período Hadiano, mediante un proceso desconocido, que se repitió varias veces durante los primeros mil millones de años de la Tierra", sugiere Ian Williams, de la Universidad nacional de Ausralia, en Nature.

La temperatura terrestre durante ese período podría ser determinada gracias a los exámenes sobre la composición isotópica de los diamantes hallados, y del nitrógeno que contienen, añade el investigador australiano.

Si se hallaran solamente átomos de nitrógeno, eso significaría, a su juicio, que la formación del diamante necesitó poco tiempo y a bajas temperaturas.

Si por el contrario, el nitrógeno está presente bajo formas más complejas (pares o tetraedros), la formación se produjo con altas temperaturas.

Crean un nuevo material fino como el papel y duro como el diamante

Un nuevo material, tan fino como el papel y tan duro como el diamante, ha sido creado por ingenieros norteamericanos mediante la oxidación del grafeno. Han descubierto que grandes cantidades de grafeno oxidado pueden utilizarse para construir una especie de hoja de papel que es más rígida y sólida que cualquier otro material del mismo espesor. Puede convertirse en aislante o transmisor de electricidad y añadirse a polímeros, cerámicas o metales. Por Olga Castro-Perea.

Ingenieros de la Northwestern University han elaborado un nuevo material, el óxido de grafeno, que puede ser plegado, arrugado y estirado como si fuera un papel, pero que es más resistente que la mayoría de los materiales, incluido el diamante.

El grafeno es una molécula de carbono bidimensional, con el espesor de un átomo, con una alta conductividad y una mínima resistencia. En estos dos años, este material se ha convertido en uno de los temas fundamentales de los que se está encargando la física.

Aislado en 2005, el grafeno está constituido de una hoja de grafito con el espesor de un átomo que no sólo posee propiedades electrónicas únicas, sino que al mismo tiempo es muy sólido. Tal como informamos en un artículo anterior, ingenieros de la Universidad de Manchester han usado ya el grafeno para crear el transistor más pequeño del mundo.

Ahora ha sido un equipo de la Northwestern University el que ha descubierto que grandes cantidades de grafeno oxidado pueden utilizarse para construir una especie de hoja de papel que es más rígida y sólida que cualquier otro material del mismo espesor. Los resultados de su investigación han sido publicados en la revista Nature.

Dividir y unir

Tal como explica el director de esta investigación, Rodney Ruoff, en un comunicado de la mencionada universidad, su propósito era dividir el grafito en hojas individuales y luego unirlas de una forma original”.

Mediante la oxidación del grafeno, su equipo ha producido el óxido de grafito, constituido básicamente por la mitad de los átomos de carbono unidos a un átomo de oxígeno. Cuando el óxido de grafito se mezcla con agua, estos átomos de oxígeno rechazan las moléculas de agua, obligando así a las diferentes capas de óxido de grafeno a dispersarse.

La mezcla es filtrada a continuación por una membrana, que reúne las capas produciendo una especie de hoja de papel de óxido de grafeno. Las capas de papel de óxido de grafeno se entrelazan y se pliegan, permitiendo distribuir su carga a través de la estructura.

Más duro que el diamante

Esta característica la hace más sólidas que las hojas de grafito o que el buckypaper elaborado a partir de nanotubos de carbono, lo que convierte al nuevo material en el único de su grosor tan sólido como el diamante, según su estimación.

La estructura entrelazada del material permita al mismo tiempo a las diferentes capas del nuevo material resbalar unas sobre otras, de tal forma que colectivamente el conjunto de estas capas es flexible.

Además, otra novedad del material es que la composición química de una hoja de grafeno puede ser modificada ajustando la cantidad de oxígeno en las capas, lo que otorga a estas hojas una gran versatilidad potencial: una disminución de oxígeno en las capas, por ejemplo, convierte al material de aislante eléctrico a buen conductor.

Por último, las hojas de óxido de grafeno pueden distribuirse en los polímeros, cerámicas o metales, con la finalidad de generar materiales compuestos cuyas propiedades superarían a las que ofrecen estas hojas de papel metálico.

Fuente: Tendencias de la Ingenieria.

Urano no tiene diamantes después de todo

La caza de diamante en Urano o Neptuno podría ser una causa perdida, dicen los autores de un nuevo estudio. Contrariamente a las sugerencias previas, estos dos planetas no tienen suficiente carbono para hacer diamantes, dicen – pero las estrellas enanas blancas sí.

Algunos científicos han propuesto que las altas presiones dentro de Urano y Neptuno podrían comprimir el carbono en diamantes.

Pero un nuevo estudio dice que incluso si los diamantes pudiesen formarse en ellos, en principio, el proceso necesitaría más tiempo que la edad del universo, por lo que no deberíamos esperar que estén allí todavía.

Luca Ghiringhelli de la Universidad de Amsterdam en Holanda lidera un equipo que realizó simulaciones por ordenador de la presión, temperatura y contenido de carbono en el interior de planetas como Urano y Neptuno.

Encontraron que la razón de cristalización del carbono en diamantes era extremadamente lenta debido a que Urano y Neptuno contienen sólo entre un 1 y un 2% de carbono.

“Es muy improbable que los diamantes se hayan formado en Urano y Neptuno”, dijo el coautor del estudio, Daan Frenkel del Instituto FOM para Física Molecular y Atómica en Ámsterdam, a New Scientist. “Hasta donde podemos jugar mediante estos cálculos, simplemente es imposible”.

Pero los resultados del estudio indican que los diamantes podrían formarse en planetas con más carbono en ellos, algo que también sugirió un estudio previo.

Diamantes Líquidos

Los planetas necesitarían tener más de un 15% de carbono para formar diamantes, dijo Frenkel. Si es probable que existan planetas con tal cantidad de carbono alrededor de otras estrellas es aún materia de debate, dice: “Es algo en lo que no hay mucho acuerdo”.

Pero los autores dicen que los diamantes deberían estar presentes dentro de las estrellas enanas blancas, las cuales son núcleos densos dejados cuando una estrella como el Sol ha consumido todo su combustible nuclear y se deshace de sus capas exteriores.

Algunas de estas enanas blancas se espera que contengan aproximadamente un 50% de carbono, lo cual sería más que suficiente para producir diamantes. Cuando la enana blanca es joven y caliente, el carbono estaría en forma líquida. “Casi se podría decir que es como un diamante líquido”, dice.

Cristales del tamaño de la Luna

Cuando la enana se enfría, este líquido empezaría a cristalizar en un diamante. “Mi suposición es que una vez esto sucede, se produce a una escala absolutamente masiva y bastante rápido”, dice.

Las observaciones de los pulsos de una enana blanca llamada BPM 37093 sugiere que tiene cristales del tamaño de la Luna en su núcleo, aunque en este caso se piensa que estén hechos de oxígeno sólido más que de diamantes.

Por supuesto, incluso si hay enanas blancas con núcleos de diamante allá fuera, las vastas distancias entre la Tierra y otros sistemas los dejan fuera del alcance de los mineros de diamantes. Extraer diamantes también sería difícil debido a que el tirón gravitatorio es extremo en las superficies de los cuerpos estelares densos.

“No envíes un cohete a estas estrellas”, dice Frenkel. “[El diamante] es demasiado caro de obtener, aparte del hecho de que es muy difícil sacar algo de una enana blanca”

Fuente: Ciencia Kanija.