Los distintos elementos de la tabla periódica fueron apareciendo bajo distintos procesos de nucleosíntesis a lo largo del tiempo.
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La UNESCO ha declarado a este año 2019 como el año de la tabla periódica de los elementos. La razón es que se cumplen justo 150 años desde que el ruso Dmitry Mendeleev hiciera la primera propuesta de tabla periódica, ya que la publicó en 1869.
Los elementos están ordenados en la tabla periódica de tal forma que aquellos que tienen propiedades químicas semejantes se encuentran situados cerca unos de otros.
Las columnas o grupos contienen elementos con casi las mismas propiedades químicas. El nombre a la tabla le viene del hecho de que a las distintas filas se las denomina periodos, porque periódicamente se van repitiendo esas propiedades.
Pese a que quizás se descubra algún elemento nuevo de vida corta, la tabla periódica está básicamente terminada desde hace ya mucho tiempo. Sin embargo, hasta hace muy poco no se ha logrado confirmar el origen de todos los elementos estables que la componen. Sólo es posible explicar la abundancia de algunos de los más pesados si estos son generados en las colisiones de estrellas de neutrones. Algo que pudimos comprobar en la famosa kilonova descubierta por LIGO, el ya famosos interferómetro que registra ondas gravitacionales.
Pero no siempre hubo estos elementos o muchos otros en el Universo, porque el Bing Bang sólo produjo hidrógeno y helio, más pequeñas cantidades de litio. La vida y muerte de las estrellas determinó la aparición de los demás elementos poco a poco. Proceso que no fue instantáneo. En artículo publicado recientemente se explican los pormenores de todo este proceso.
Al cabo de 15 minutos tras el Big Bang, la tabla periódica era esto:
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Durante 100 millones de años tras el Big Bang sólo hubo hidrógeno, helio y litio. Para que se tenga algo interesante como carbono, oxígeno, fósforo o nitrógeno, elementos que permiten la vida tal y como la conocemos, se necesitó que se formaran estrellas masivas. Estas estrellas fusionan hidrógeno y helio en carbono y este en magnesio, sodio o neón. Además, explotan como supernovas de tipo II, esparciendo esos y otros elementos generados en la propia explosión por el espacio. Estos elementos permitirían la aparición de vida más tarde y que la tabla periódica tuviera este aspecto:
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Incluso ya se pudo contar con calcio para formar huesos o hierro para sintetizar la hemoglobina de nuestra sangre.
Pero tuvieron que pasar otros 200 millones de años para que la colisión entre estrellas de neutrones produjera elementos más pesados y una hipotética civilización pudiera más tarde disponer de oro o plata y también, entre otros elementos exóticos, rodio o xenón:
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Todos estos elementos dependen de estrellas masivas que gasta su combustible nuclear rápidamente y explotan dispersando esos elementos y dejando un remanente en forma de estrella de neutrones (o un agujero negro) que, a su vez, choca con otras y genera los más pesados.
Para que pase algo igualmente interesante en el Universo es necesario que aparezcan estrellas más ligeras que no exploten como supernovas y que puedan tener planetas a su alrededor. Estas estrellas también fusionan hidrógeno y helio para formar carbono.
Incluso aunque no haya vida en los planetas que las orbiten, la muerte de las esas estrellas de baja masa enriquece el medio interestelar con elementos al generarse las típicas nebulosas planetarias, al final de la fase de gigante roja.
Después, su remanente en forma de enana blanca también puede explotar en forma de supernova de tipo Ia si forma parte un sistema doble, esparciendo otros elementos o al colisionar contra otra enana blanca. La explosión de enanas blancas genera, por ejemplo, hierro y calcio. Las explosiones de tipo nova, también generadas por enanas blancas, producen por ejemplo grandes cantidades de berilio-7, que decae en litio, explicándose así gran parte del litio no primordial.
Pero para esto se necesita que pase mucho tiempo, miles de millones de años, porque las estrellas de baja masa brillan poco y no consumen tan rápido su combustible nuclear. El caso es que, al cabo de 8000 millones de años, la tabla periódica sería algo así:
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El decaimiento radiactivo de ciertos isótopos y los rayos cósmicos generaron y siguen generando otros elementos. El resto de los elementos, los que duran muy poco tiempo, son sintetizados por los humanos.
Todos los elementos de la vida y los elementos para tener tecnología avanzada ya estaban disponibles antes de que se formara la Tierra, así que pudieron existir civilizaciones tecnológicas miles de millones de años antes que nosotros.
Pero con lo que nos tenemos que quedar es que los elementos de la tabla o del propio Universo se deben al nacimiento, evolución y «muerte» de las estrellas. Muchas de ellas murieron para que pudiéramos estar ahora aquí todos y que algunos de nosotros nos podamos plantear ciertas cuestiones y, quizás, responderlas.
La pregunta que nos podemos plantear al final de este post es si la tabla periódica, tal y como la conocemos ahora, realmente existía al cabo de esos 15 minutos tras el Big Bag.
Nota:
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Gráficos: Wikipedia (tabla de cabecera) y Jennifer Johnson (el resto).