Un nuevo compuesto de helio revela secretos del núcleo de la Tierra

A alta temperatura y presión, los átomos de helio (círculos rojos) se mueven hacia los espacios entre los átomos de hierro (círculos rojos con centros negros) en un trozo de metal de hierro en el mapa de función de localización de electrones. (Fuente: Universidad Nacional Central)

Conocido como uno de los elementos más “recalcitrantes” del universo, el helio es también el menos reactivo en la tabla periódica. Al igual que otros gases nobles, el helio no gana ni pierde electrones fácilmente y, por lo tanto, no suele formar compuestos químicos. Sin embargo, bajo una presión extremadamente alta, el helio puede interactuar con varios otros elementos como nitrógeno, sodio y hierro.

Para crear el nuevo compuesto, el físico de la Universidad de Tokio, Kei Hirose, y sus colegas comprimieron hierro y helio juntos en una cámara de yunque de diamante, un dispositivo de alta presión que somete a los elementos a presiones superiores a 50.000 atm a temperaturas superiores a 1.000 grados Celsius. Este proceso de compresión crea cristales que contienen hierro y helio, que tienen un volumen mayor que los cristales de hierro puro a la misma presión.

Los científicos creen que este aumento se debe a que los iones de helio se acumulan en los espacios intersticiales, pequeños espacios entre los átomos de hierro en el cristal.

Aunque los átomos de helio son menos reactivos y no forman enlaces químicos directos con el hierro incluso en condiciones extremas, el compuesto que “empaqueta” los átomos de helio en hierro cristalino proporciona una “pista” para ayudar a explicar las observaciones de helio en el núcleo de la Tierra. En consecuencia, la mayoría de los átomos de helio de la Tierra tienen dos neutrones y se forman a partir de la desintegración radiactiva de elementos como el uranio. Sin embargo, algunas erupciones volcánicas en el océano liberan átomos de helio con un solo neutrón.

Estos átomos se crearon poco después del Big Bang. La Tierra absorbió este helio “primordial” cuando se formó el planeta. La liberación de átomos de helio del magma sugiere que la Tierra alguna vez tuvo una reserva primordial de helio, y el nuevo compuesto sugiere que el núcleo rico en hierro de la Tierra muy bien podría contener el elemento.

Además de sus importantes implicaciones geofísicas, estos hallazgos pueden tener aplicaciones más amplias en la química de los gases nobles. Según el científico de la Universidad de California (EE.UU.) Maosheng Miao, la formación de compuestos que contienen helio y otros metales puede abrir camino a conocimientos químicos en los que el ser humano nunca había pensado.