Los investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y universidades de Estados Unidos encontraron hematites, o una forma de óxido de hierro, en las regiones polares de la Luna.

Este óxido requiere la presencia de agua líquida y oxígeno para formarse.

El óxido en la superficie de Marte es lo que le da su color rojizo y sugiere que el planeta alguna vez tuvo agua y oxígeno.

La Luna no tiene atmósfera, es decir, no tiene oxígeno, y prevalece el hierro metálico puro, por lo que el hallazgo de óxido es sorprendente.

Pero los científicos creen haber hallado al culpable de la oxidación de nuestro satélite: el oxígeno de la Tierra.

Cómo lo hicieron

Las muestras lunares trasladadas a la Tierra por las misiones Apolo de la NASA no daban señales de la presencia de hierro oxidado.

Pero los investigadores analizaron los datos del Mapeador de Mineralogía Lunar (M3) diseñado por el JPL e instalado a bordo de Chandrayaan-1, la primera misión lunar de India, lanzada en 2008.

Chandrayaan-1 descubrió agua congelada en la Luna utilizando radares y detectó una variedad de minerales en la superficie lunar.

“Cuando examiné los datos de M3 en las regiones polares, encontré algunas características y patrones espectrales diferentes de los que vemos en las latitudes más bajas o en las muestras de Apolo”, dijo Shuai Li, investigador asistente del Instituto de Geofísica y Planetología (HIGP) de Hawái en la Escuela de Ciencia y Tecnología Oceánica y Terrestre (SOEST) de la Universidad de Manoa.

“Después de meses de investigación, descubrí que estaba viendo la firma de hematites”, agregó Li, también autor principal del estudio, a la agencia de noticias PA.

Al principio, Abigail Fraeman, coautora del estudio, no creía para nada en este hallazgo.

“[Los hematíes] No deberían existir, teniendo en cuenta las condiciones presentes en la Luna”, dijo Fraeman, según un comunicado del JPL.

Oxígeno de la Tierra

Pero el grupo de científicos propuso algunas explicaciones para el fenómeno.

Los análisis de los datos del M3 mostraron que los hematíes estaban más presentes “en el lado cercano a la Tierra que en el lado lejano”, dice el estudio publicado en la revista Science Advances a inicios de septiembre.

“Más hematites en el lado cercano lunar sugerían que la oxidación podría estar relacionada con la Tierra”, dijo el profesor Li a PA.

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“Esto me recordó al descubrimiento de la misión lunar japonesa Kaguya [lanzada en 2007] de que el oxígeno de la atmósfera de la Tierra puede ser transportado a la superficie lunar por el viento solar cuando la Luna está en la cola magnética de la Tierra”, agregó Li.

Entonces la hipótesis de Li y su equipo es que los hematíes lunares se formaron gracias a este oxígeno que ha viajado continuamente de la Tierra a la Luna durante los últimos miles de millones de años.

“El oxígeno atmosférico de la Tierra podría ser el principal oxidante para producir hematites”, dijo Li a PA.

También es posible que la Luna haya recibido más oxígeno cuando estaba más cerca de la Tierra, ya que los dos cuerpos se han estado alejando el uno del otro durante miles de millones de años.

Papel del agua

Los científicos también encontraron hematites en el lado más lejano de la Luna, una zona que no necesariamente recibe el oxígeno de la Tierra, dice PA.

Esta presencia de hematíes puede explicarse por las “moléculas de agua halladas en la superficie lunar”, dice el comunicado del JPL.

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El profesor Li explica que “las partículas de polvo interplanetario que suelen acribillar a la Luna podrían liberar estas moléculas de agua en la superficie y mezclarlas con hierro lunar”.

“El calor de estos impactos podría aumentar la tasa de oxidación”, dice Li.

Vivian Sun, investigadora del JPL y coautora del estudio, cree que “estos resultados indican que en nuestro sistema solar ocurren procesos químicos más complejos de lo que se había reconocido anteriormente”.

Científicos japoneses han capturado fascinantes videos en cámara lenta de moléculas individuales en movimiento a 1,600 cuadros por segundo.

El hallazgo, a cargo del equipo de la Universidad de Tokio (UT) sostiene que esta hazaña supera el récord de fotogramas por segundo anteriores para este tipo de experimento en más de cien veces.

Cuanto mayor es la resolución temporal de una cámara, en otras palabras, más cuadros captura un dispositivo por lo tanto más claro se vuelve el movimiento de las moléculas.

Durante la última década, los investigadores han podido capturar videos de eventos a escala atómica de hasta aproximadamente 16 cuadros por segundo. Comparando, las películas que se muestran en los cines generalmente se muestran a 24 o 30 fotogramas (frames per second fps) por segundo.

Los científicos de UT utilizaron un nuevo método que combina un potente microscopio electrónico con una cámara altamente sensible y técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes para capturar video de las moléculas a 1,600 cuadros por segundo, según un estudio publicado en la revista Bulletin of the Chemical Society of Japan.

Los microscopios electrónicos usan haces de electrones acelerados (partículas subatómicas cargadas negativamente) para investigar objetos pequeños que son demasiado pequeños para que los microscopios comunes los revelen, como microorganismos y moléculas grandes.

En este sentido, se puede decir que los microscopios electrónicos tienen una “resolución espacial” muy alta porque son capaces de ver detalles muy minuciosos. De hecho, el microscopio utilizado en el estudio es capaz de resolver objetos de menos de una diez billonésima parte de un metro.

“Anteriormente, capturamos con éxito eventos a escala atómica en tiempo real“, dijo Eiichi Nakamura, autor del estudio de UT, en un comunicado.

“Nuestro microscopio electrónico de transmisión (TEM) ofrece una resolución espacial increíble, pero para ver bien los detalles de eventos físicos y químicos a pequeña escala, también se necesita una alta resolución temporal. Es por eso que buscamos una técnica de captura de imágenes que sea mucho más rápida que los experimentos anteriores , para que podamos ralentizar la reproducción de los eventos y verlos de una manera completamente nueva”, agregó Nakamura.

“Para capturar altos fps, necesita un sensor de imágenes con alta sensibilidad, y una mayor sensibilidad trae consigo un alto grado de ruido visual. Este es un hecho inevitable de la ingeniería electrónica”, dijo Koji Harano, otro autor del estudio de UT.

“Para compensar este ruido y lograr una mayor claridad, utilizamos una técnica de procesamiento de imágenes llamada eliminación de ruido de variación total de Chambolle. Puede que no se dé cuenta, pero probablemente haya visto este algoritmo en acción, ya que se usa ampliamente para mejorar la calidad de imagen de los videos web“, añadió.

Los investigadores probaron su técnica experimental en nanotubos de carbono vibrantes, tubos minúsculos hechos de carbono con diámetros típicamente medidos en nanómetros, que contienen átomos de carbono complejos conocidos como fullerenos.

Los fullerenos, o “buckyballs”, son esferas huecas de átomos de carbono, que están conectadas en una red de pentágonos y hexágonos que se asemejan al patrón visto en la estructura de algunos balones de fútbol. Este grupo de moléculas toma su nombre del miembro más conocido “Buckminsterfullerene”, que contiene 60 átomos de carbono y lleva el mismo nombre del famoso arquitecto estadounidense Buckminster Fuller, a quien se le atribuye la popularización de la estructura del domo geodésico.

* En alianza con Forbes México y Centroamérica

El hexafluoruro de azure o SF6, es usado ampliamente en la industria eléctrica para prevenir cortocircuitos y accidentes.

Pero, solo en 2017 en los países de la Unión Europea, las fugas de este gas poco conocido tuvieron el mismo impacto que colocar 1,3 millones de autos extra en las carreteras.

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El aumento en el uso del gas es consecuencia del boom en energías renovables.

El SF6 es un gas sintético barato, no inflamable, incoloro y sin olor.

La sustancia es utilizada como material aislante de alta eficiencia en instalaciones eléctricas de voltaje mediano y alto.

Es usada, por ejemplo, en centrales eléctricas y turbinas eólicas para prevenir incendios.

Pero el gran problema de este gas es que tiene un potencial de calentamiento global mayor que ninguna otra sustancia conocida.

El SF6 produce un efecto de invernadero 23.500 veces mayor que el dióxido de carbono o CO2.

Solamente un kilo de SF6 calienta la Tierra tanto como el vuelo de ida y vuelta de 24 personas desde Londres a Nueva York.

Y el gas persiste en la atmósfera durante al menos 1.000 años.

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¿Por qué se sigue usando entonces este potente gas de invernadero?

La forma en que se genera electricidad está cambiando rápidamente.

Las plantas generadoras a carbón están siendo reemplazadas para combatir el cambio climático por otras opciones que combinan en diferentes medidas la energía eólica, solar y el gas.

Los nuevos sistemas requieren muchas más conexiones a la red eléctrica, con el consiguiente uso de interruptores y otros mecanismos para prevenir accidentes.

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La gran mayoría de esos dispositivos de seguridad utiliza SF6 para evitar cortocircuitos.

“Los proyectos de energía renovable están creciendo y este gas se usa especialmente en turbinas eólicas”, señaló Costa Pirgousis, ingeniero de una compañía escocesa de energía renovable, Scottish Power Renewables, que no utiliza SF6 en sus turbinas.

“Cada vez se están instalando más y más turbinas que requieren más dispositivos de seguridad con SF6, por ejemplo, en los parques eólicos offshore”.

“Las empresas saben como funciona este gas, es una opción confiable y además requiere poco mantenimiento”.

¿Cómo sabemos que hubo un aumento en el uso de SF6?

En toda la red eléctrica de centrales y subestaciones en Reino Unido se han instalado cerca de un millón de kilos de SF6.

Y esa cantidad está aumentando entre 30 y 40 toneladas por año, según un estudio de la Universidad de Cardiff.

Este aumento también se registró en otros países de la Unión Europea.

Las emisiones totales por el uso de SF6 en los 28 países del bloque fueron iguales a 6,73 millones de toneladas de CO2, una cantidad equivalente a la que emitirían anualmente 1,3 millones de autos.

Investigadores de la Universidad de Bristol que monitorean las concentraciones de gases de invernadero aseguran que hubo un aumento significativo en emisiones de SF6 en los últimos 20 años.

“Hacemos mediciones de SF6 en la atmósfera”, afirmó Matt Rigby, profesor de química atmosférica de la Universidad de Bristol.

“Y registramos una duplicación en las concentraciones atmosféricas de SF6 en las últimas dos décadas“.

¿Cómo entra el SF6 a la atmósfera?

Las principales emisiones del gas se producen por fugas en la industria eléctrica.

La compañía eléctrica Eaton, que fabrica dispositivos de seguridad sin SF6, asegura que según sus investigaciones las fugas durante todo el ciclo de uso del gas pueden llegar a 15%.

“Hay nuevos dispositivos que tienen un bajo índice de fugas, pero la gran pregunta es cuántas empresas están utilizándolos”, señaló Louis Shaffer, gerente de Eaton.

“Nosotros examinamos los materiales y equipos en la industria y las fugas, y no vimos que la gente tenga en cuenta el problema con este gas”.

¿Cuán dañino es el SF6 para el clima?

Las concentraciones de SF6 en la atmósfera son aún muy pequeñas, apenas una fracción de las de CO2.

Sin embargo, se espera que las instalaciones con SF6 aumenten un 75% para 2030.

Otro problema es que SF6 es un gas sintético, que no es absorbido naturalmente.

Debe ser reemplazado y destruido deliberadamente para minimizar su impacto en el clima.

Los países desarrollados deben informar cada año a Naciones Unidas sobre cuánto SF6 están utilizando.

Pero no existen restricciones para el uso del gas en los países en desarrollo.

Los científicos están detectando en la atmósfera concentraciones de SF6 que son 10 veces mayores que las declaradas oficialmente por los países.

¿Por qué no se ha prohibido este gas?

El SF6 forma parte de un grupo de sustancias sintéticas conocidas como gases F.

La Comisión Europea intentó en 2014 prohibir algunas de estas sustancias dañinas para el medio ambiente, como las utilizadas en equipos de refrigeración y aire acondicionado.

Pero la acción se enfrentó a una fuerte oposición de la industria.

“El lobby de la industria eléctrica fue finalmente tan fuerte que debimos capitular”, señaló el parlamentario europeo Bas Eickhout, del Partido Verde en Holanda.

Eickhout fue uno de los legisladores responsables de la regulación de los gases F.

“El sector eléctrico argumentó que si se quiere una transición hacia energías renovables y una mayor producción de electricidad, entonces se requerirán más dispositivos y más SF6”.

¿Qué dicen las compañías eléctricas y agencias reguladoras sobre el gas?

Todos reconocen que el SF6 es dañino para el clima y están intentando reducir su dependencia del gas.

En Reino Unido, la agencia reguladora Ofgem dice que está trabajando con las empresas para limitar las fugas del gas.

“Estamos utilizando un abanico de mecanismos para que las compañías limiten su uso de SF6, un potente gas de invernadero, cuando esto sea en interés del consumidor”, afirmó un vocero de Ofgem a la BBC.

“Esos mecanismo incluyen el financiamiento de estudios sobre innovación o de incentivos para que las compañías encuentren otras opciones”.

¿Qué alternativas existen y cuán costosas son?

El tema de las alternativas al SF6 ha venido causando controversia.

Cuando se trata de instalaciones de alto voltaje, algunos expertos señalan que hay muy pocas soluciones nuevas que hayan superado todos los tests de eficiencia y seguridad.

“No existe una alternativa real que se considere probada”, afirmó Manu Haddad, profesor de la escuela de ingeniería de la Universidad de Cardiff.

“Hay nuevas sustancias que se han propuesto, pero las empresas no quieren arriesgarse a probarlas en sus operaciones”.

Sin embargo, en el caso de instalaciones de voltaje mediano existen alternativas seguras.

Algunos observadores señalan que el mayor problema en ese tipo de instalaciones no es la falta de opciones sino la actitud conservadora de la industria eléctrica.

“Todos en esta industria saben que pueden cambiar, no hay una razón técnica para no hacerlo”, afirmó Louis Shaffer.

“Tampoco hay una razón económica. Es más una cuestión de que los cambios requieren esfuerzo, y si no es obligatorio introducirlos no lo harás”.

Vientos de cambio

Scottish Power Renewables instaló en el Mar del Norte, a 43 km de la costa del condado inglés de Suffolk, uno de los mayores parques eólicos del mundo.

Y allí las turbinas no tienen SF6.

También se instalarán en el condado de East Anglia otros 102 de estos aerogeneradores gigantescos, con capacidad de producir hasta 714 megavatios, suficientes para suministrar electricidad a medio millón de hogares.

Una instalación de este tipo habría requerido dispositivos con SF6 para prevenir cortocircuitos que puedan causar incendios.

Cada turbina hubiera contenido cerca de 5kg de SF6, que si se fugaran a la atmósfera emitirían el equivalente a 117 toneladas de CO2, las emisiones anuales aproximadas de 25 autos.

“Utilizamos una combinación de aire limpio y tecnología de vacío dentro de la turbina“, afirmó Costa Pirgousis de Scottish Power Renewables.

“Esto nos permite tener una red de alto voltaje muy eficiente y al mismo tiempo amigable con el medio ambiente”.

“Si hay alternativas en el mercado, no hay excusas para no usarlas”.

Pero aún las compañías que intentan reducir el uso de SF6 enfrentan limitaciones.

En el mismo parquet eólico de East Anglia hay una subestación a la que se conectarán los 102 aerogeneradores.

Y esa instalación aún utiliza cantidades significativas de SF6.

¿Cuál es, entonces, el siguiente paso?

Está previsto que el año próximo la Unión Europea revise el uso de SF6 y examine las alternativas viables.

Pero aún los expertos más optimistas del sector descartan que pueda introducirse una prohibición del uso del gas antes de 2025.

Y una deuda de la industria pirotécnica con los aficionados a estos maravillosos espectáculos.

Este 4 de Julio, Estados Unidos celebra el Día de la Independencia y, como es costumbre desde el siglo XVIII, habrá fuegos artificiales en los 50 estados.

Los rojos, los blancos y los verdes, por ejemplo, serán más comunes.

Pero no los azules, un color que la industria no acaba de lograr; al menos no en la tonalidad adecuada.

Una llama azul débil

A pesar de ser un arte vigente por miles de años —China fue el precursor en este campo y los usó en un inicio como bombas— “el color azul profundo e intenso continúa siendo el más difícil de alcanzar“.

La cita viene de John Corkling, el director técnico de la Asociación Estadounidense de Pirotecnia (APA, por sus siglas en inglés), quien lleva más de 40 años en esta industria.

Corkling explica a BBC Mundo que lograr una llama de color azul en el cielo es un reto, porque “no existe ninguna especie de químico conocido que emita luz azul brillante en una llama”.

“El cobre —comenta— es el elemento que más se ha acercado a producir un azul aceptable cuando se dispara un fuego artificial al cielo, usándolo en forma de cloruro de cobre”.

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Esta sustancia química requiere de una temperatura por encima de los 1.200 grados centígrados para que emitan una luz azul significativa, pero el problema es que “se descompone aproximadamente a la misma temperatura, causando que la intensidad del color se desvanezca con rapidez.

Hasta el momento, lo mejor que la industria pirotécnica ha podido alcanzar es una llama azul débil que no es tan brillante como la roja, la verde o la naranja.

Colores como estos y el blanco han sido perfeccionados a través de los años y llegan a producir destellos muy brillantes, gracias al uso de químicos como el Estroncio o el Bario.

“(Con estos elementos) se logra que las sustancias emisoras de luz que se crean en la llama sean suficientemente estables a temperaturas elevadas”, explica Corkling.

Un mercado de US$12.000 millones

La pirotecnia es un mercado que sigue estando dominado por las manufactureras chinas y que mueve más de US$12.000 millones al año.

Y a pesar de que los expertos trabajan para seguir convirtiendo las grandes celebraciones en explosiones de color más variadas, el misterio de los fuegos artificiales azules está lejos de arruinar esta industria, que al menos en Estados Unidos crece exponencialmente cada año.

Según datos de APA, las ganancias por ventas a usuarios en el país dieron un salto de US$284 millones en 1998, a US$885 millones en 2017.

• La curiosa historia de los fuegos artificiales

Como muchos en Estados Unidos, John Corkling tiene su plan para este miércoles en la noche.

“Mis hijos vienen a visitarme con sus esposas y mis cuatro nietos a mi casa de Chestertown, Maryland. Así que disfrutaré del espectáculo en compañía. Espero ver nuevos efectos y quizás algún hermoso fuego artificial de color azul”.