martes, noviembre 13, 2018
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Así fue como se descubrió el helio: el primer elemento químico extraterrestre

El helio es el segundo de los elementos en la tabla periódica que corresponde a la clasificación de gas noble e inerte. Posee una serie de características únicas que le hacen uno de los elementos químicos más interesantes. Por ejemplo, el helio es el elemento químico que posee el menor punto de ebullición.

Aunque la mayoría de las personas solo reconozcan este gas como el responsable de inflar los globos de cumpleaños, el helio es de suma importancia en diversos campos. Así, este elemento se usa en los escáneres de resonancia magnética, además de ser un elemento primordial en el campo de la mecánica cuántica, en la construcción de naves espaciales, entre otros.

En líneas generales, el helio fue descubierto por el astrofísico Pierre Jules César Janssen, quien en una época caracterizada por el descubrimiento de múltiples elementos se topó con este gas al mirar al sol; echemos un vistazo a esta interesante historia.

El espectroscopio marca el inicio de la historia de descubrimiento del helio
Para comprender la historia del helio es necesario hablar de la invención de un instrumento llamado espectroscopio; este aparato representa un antes y un después en la historia de la astronomía. Se trataba de un aparato, similar a un telescopio, que funcionaba como un prisma de gran potencia; de esta manera, dispersaba la luz en longitudes de onda medibles.

Con la invención de este instrumento, el siglo XIX fue un gran momento para descubrir nuevos elementos en nuestros cielos. Así, todo empieza con el físico Joseph Fraunhofer quien, al observar el sol, descubrió una serie de líneas negras que irrumpían entre los tonos acostumbrados. Más adelante, Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen, un par de científicos alemanes, descubrieron que, al calentar distintos elementos, se podían observar líneas de luz brillante en el espectroscopio. En ocasiones, estas líneas de luz podían corresponderse con las observadas por Fraunhofer.

Ante esto, los científicos plantearon que la aparición de estas líneas estaba determinada por un gas que se quema a altas temperaturas. De esta forma, las líneas oscuras de Fraunhofer representarían un proceso a partir del cual se absorbe la luz por un elemento más frío que se encuentra en la superficie del sol.

En este sentido, es posible atribuirle a este par de investigadores el descubrimiento del fenómeno a partir del cual cada elemento químico produce un espectro de luz único, lo que representa una forma de huella digital que sirve para confirmar la presencia de determinados elementos químicos. Esto se tradujo en que los investigadores de la época se dedicarían a analizar los espectros asociados a diferentes elementos, de forma que, valiéndose del espectroscopio, serían capaces de determinar la composición química de todo, incluyendo el sol y otras estrellas de la vía láctea.

Dos científicos reportan el mismo hallazgo
Pierre Jules César Janssen era uno de los científicos más entusiastas del uso del espectroscopio. De hecho, en diciembre de 1862, desde un observatorio italiano, le dirigió la siguiente comunicación a su esposa: “Obtuve uno de los mejores y más inesperados resultados: ¡Espectros de las estrellas! Hermosos espectros coloridos y magníficas líneas. Solo unos pasos más y revelaremos la composición química del universo”.

Tal como vemos, Janssen estaba completamente comprometido con el objetivo de descubrir y describir los elementos químicos del universo. Por tanto, se embarcaba constantemente en una serie de aventuras para observar el cielo nocturno. Así, el 18 de agosto de 1868, se encontraría persiguiendo un eclipse total de sol en Guntur, en la India.

Ese día, valiéndose de su espectroscopio, Janssen fue testigo de un fenómeno sin igual: al observar el eclipse de sol, apareció una línea amarilla brillante con una longitud de onda que no era como la de ningún otro elemento identificado para el momento. El espectro de luz se asemejaba al del sodio, pero no eran totalmente iguales; por lo tanto, Janssen se encontraba ante el descubrimiento de un elemento nunca antes identificado en el planeta.

No contento con esto, el investigador también había descubierto un nuevo método para observar el sol sin tener que esperar algún eclipse; teniendo esto en cuenta, se comunicó con la Academia de Ciencias.

Para ese momento, la Academia recibiría, al mismo tiempo, noticias de que el astrónomo inglés Norman Lockyer, había logrado un descubrimiento similar; el trabajo independiente de estos dos científicos se confirmaría entre sí. Esta situación ponía sobre la mesa el dilema respecto a quien se le otorgaría el crédito del descubrimiento.

Sin embargo, ambos se mostraron dispuestos a compartir los honores; incluso, con el pasar del tiempo, los investigadores se convirtieron en amigos íntimos. No obstante, a pesar de que dos personas, de forma independiente, realizaran el mismo descubrimiento, no todos estaban convencidos de este.

A pesar del escepticismo, el helio fue incorporado en la tabla periódica
En vista del escepticismo, Lockyer solicitó el apoyo de un químico inglés llamado Edward Frankland. De esta manera, intentarían emular el patrón de longitud de onda observado, a partir de experimentos en el laboratorio. El químico consideraba que esta onda de luz había sido causada por la exposición del hidrógeno a presiones y temperaturas de gran magnitud. No obstante, fracasaron en su intento de reproducir el fenómeno.

De hecho, el mismo químico se mostraba escéptico respecto a este nuevo elemento, que se encontraba en el espacio, pero no en la Tierra. Esto tiene sentido en atención a los muchos supuestos descubrimientos de elementos similares que, al final, terminaron siendo un fraude. Por tanto, Frankland se negó a que su nombre estuviese involucrado en la investigación.

A pesar de ello, Lockyer bautizó este nuevo elemento como “Helio”, en honor al nombre del Dios griego del Sol. No sería sino hasta 1882 cuando el físico italiano Luigi Palmieri, descubriría este elemento en el planeta Tierra. De esta manera, al analizar la lava del Monte Vesubio, el científico registró la misma línea espectral amarilla descrita por Jannsen y Lockyer.

Posteriormente, un químico proveniente de Escocia, llamado William Ramsay, desarrollaría experimentos que confirmarían que el helio se encuentra tanto en la Tierra como en el Sol. Aún más, lograría demostrar que este elemento es el producto de la desintegración radioactiva del radio. Así fue como el helio fue incorporado en la tabla periódica de los elementos.

Tal como vemos, después de mucho esfuerzo, fue imposible negar la existencia de este importante elemento que, actualmente, le sirve a la humanidad en diferentes campos, que van desde la Medicina, así como la Física, la Computación y hasta la exploración espacial.

Referencias:
Why Helium Ends in “-ium”.

The Solar Element: A Reconsideration of Helium’s Early History. DOI: org/10.1080/00033790902741633

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