El misterio del metal que nació con el Big Bang, desapareció y ahora abunda en el Cono Sur

Hoy el litio está por todas partes.

Este metal blanquecino que a mediados del siglo XIX se utilizaba para tratar desde la gota hasta desórdenes psiquiátricos, hoy -aunque se sigue usando como tratamiento para el trastorno bipolar- la mayoría de la gente lo asocia con las baterías.

De hecho, es un componente imprescindible para alimentar nuestros teléfonos, computadoras portátiles y otros dispositivos del estilo.

Y con el auge de los coches híbridos, el mercado para este metal al que ya se conoce como el "petróleo blanco" o el "oro blanco" no hará más que crecer; hasta tres veces, de acuerdo a Goldman Sachs, una de las bancas de inversión más importante del mundo.

La mayoría de las reservas de litio se encuentran en Sudamérica, en concreto en el llamado "triángulo del litio", localizada en el límite de Argentina, Bolivia y Chile.

Se calcula que almacena más del 85% de las reservas conocidas. Especialmente el salar de Uyuni, en Bolivia, del que se cree que podría contener hasta la mitad de las reservas mundiales.

Pero este metal existe desde mucho antes que cualquier montaña; desde antes incluso que la propia Tierra.

De hecho, el litio es uno de los elementos que, junto al hidrógeno y el helio, nacieron del Big Bang, hace 13.800 millones de años.

La historia del litio es larga y también llena de misterio.

Es que, después del Big Bang, la mayoría del metal recién creado desapareció.

Y sin embargo, cuando los astrónomos observan el universo actual, encuentran cuatro veces más litio del que pudo haberse generado en el Big Bang.

"Polvo de estrellas"

Por más de una década, los científicos han tratado de averiguar el origen de este litio extra.

Aunque es probable que, gracias a los descubrimientos más recientes, esa búsqueda de fábricas de litio cósmicas haya terminado.

Desde el oxígeno que respiramos al hierro de nuestra sangre, la gran mayoría de los elementos de nuestro cuerpo se forjaron en los hornos nucleares de las estrellas.

Tal como dijo el astrónomo Carl Sagan, "estamos hechos de materia de polvo de estrellas".

Pero los elementos más pesados, como el titanio, se produjeron durante las explosivas muertes de estrellas gigantes.

Y metales como el oro pudieron haberse creado de poderosas colisiones entre estrellas de neutrones, los núcleos ultradensos de las estrellas muertas.

Pero los elementos más básicos se generaron durante los primeros tres minutos posteriores al Big Bang.

Primero nacieron unas trazas de una versión más pesada del hidrógeno llamado deuterio, con un neutrón en su núcleo, y una versión más ligera del helio, con un núcleo que tenía un neutrón en vez de dos.

Y finalmente el Big Bang dejó tras de sí una pequeña cantidad de litio.

Tres minutos después, el universo se enfrió demasiado como para que se formaran más elementos.

A pesar de que esto pasara hace 13.800 millones de años, los científicos conocen bien las reacciones nucleares que generaron estos primeros elementos.

Las muestras precisas tomadas por los satélites WMAP y Planck les permitieron a los expertos calcular cuánto de cada elemento e isótopo pudo haberse formado.

Pero el resultado de estos cálculos no coincidía del todo con lo que los científicos observaban.

Menos al principio, demasiado después

De hecho, se dieron cuenta de que en los primeros tiempos del universo existía tres veces menos litio del que tuvo que haberse generado tras el Big Bang.

De acuerdo a una de las hipótesis, fue un proceso interior de las estrellas, cuyos detalles se desconocen, el que destruyó el litio antiguo. Y otras presunciones son más radicales e involucran una física completamente nueva.

Éstas hablan, por ejemplo, de una interacción con la materia oscura, la materia desconocida que se cree comprende una cuarta parte del cosmos, que pudo haber eliminado el metal del universo.

Pero los expertos también vieron que en la actualidad en el universo no hay un déficit de litio, sino un superávit.

Los astrónomos han encontrado cantidades relativamente abundantes de litio en la superficie de las estrellas jóvenes, de reciente creación, así como en los meteoritos del Sistema Solar.

En total, calculan que hay hoy cuatro veces más de ese metal de lo que hubiera podido generarse en el Big Bang.

Algo, entonces, debió haber creado ese exceso de litio y dispersado a lo largo y ancho del cosmos.

¿Pero qué?

Rayos cósmicos

Una posibilidad es que fueran los rayos cósmicos, unas partículas de alta energía, en su mayoría protones, que se mueven en el espacio.

Estos pueden chocar contra átomos sueltos de, por ejemplo, oxígeno. Y la colisión rompe el oxígeno, fragmentándolo en elementos más pequeños, incluido el litio.

Aunque este proceso pudo haber ocurrido a lo largo y ancho de la galaxia, señala Fields, los cálculos sugirieron que con dichas colisiones sólo pudo haberse generado el 20% del metal que los expertos observan hoy.

Otro 20% se lo atribuyen al Big Bang, pero aún quedaría un 60% sin explicación.

Parte de este 60% podría provenir de un particular tipo de estrella, la asintótica gigante (AGB, por sus siglas en inglés).

Estas estrellas de masa intermedia -no más pesadas que 10 soles- están cerca de morir.

Y las reacciones nucleares de sus centros están produciendo litio, que luego puede salir a la superficie.

Pero los expertos no tienen claro cuánto de este litio termina realmente en la galaxia.

Estrellas moribundas

Después están las explosiones estelares llamadas nova.

A diferencia de las supernovas, sus hermanas mayores y más poderosas, las novas no son el resultado directo de la muerte estelar.

Estas explosiones más leves suceden en la superficie de una enana blanca, el cadáver de una estrella como el Sol pero del tamaño de la Tierra.

Si una enana blanca está en órbita junto con otra estrella, su fuerza de gravedad puede atraer hacia ella hidrógeno y otros elementos de ésta.

Así, estos materiales se acumularán en capas sobre la superficie de la estrella enana blanca, lo que afectará a la temperatura y la presión de ésta, provocando una fusión termonuclear, de lo que resultará cierta cantidad de litio.

La fusión aumentará la temperatura aún más, lo que desencadenará a su vez en más reacciones de fusión.

Y pronto tendrá lugar una explosión que desde la Tierra se asemeja a la más brillante de las estrellas: una nova.

El estallido diseminará litio en el espacio, a una velocidad de miles de kilómetros por segundo.

Esto hace que las novas sean mucho mejores dispersando el metal que las estrellas AGB, dice Luca Izzo, un astrónomo del Instituto de Astrofísica de Andalucía, en España.

Cuestión de cantidad

Durante años, los astrónomos han tratado de determinar cuál de estos tres fenómenos -los rayos cósmicos, las estrellas AGB o las novas- pudieron haber producido más litio.

"Sabemos que de todos ellos se formó litio", dice Fields.

"La pregunta es si contribuyeron a ello en la misma medida o si alguno de los procesos fue el dominante", añade.

"Llevamos mucho tiempo con ese debate".

Hace 40 años los expertos establecieron a las novas como potenciales fábricas de litio.

Más cálculos llevados a cabo en la década de 1990 apoyaron esta hipótesis, aunque siempre de forma teórica, sin ninguna observación que pudiera corroborarlo.

Y es que, durante décadas nadie pudo ver una nova que produjera litio.

Pero luego, a principios de 2015, eso cambió.

Berilio

Fue ese año cuando un equipo liderado por Akito Tajitsu, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, encontró berilio en una nova.

Esa era la señal de que esos fenómenos generan litio, ya que el berilio se descompone en ese metal.

A los pocos meses, el equipo de Izzo hizo un hallazgo similar.

Y en 2016 el equipo japonés volvió a descubrir berilio en otras dos novas, una de las cuales denominaron V5668.

Ese último descubrimiento fue confirmado por otro equipo de expertos, liderado por Paolo Molaro, del Observatorio Astronómico de Trieste en Italia, y en el que participaba Izzo.

Ya había, pues, cuatro evidencias de que las novas producían el misterioso metal.

"Ahora unos expertos en espectroscopia -el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia- están obteniendo unos resultados similares", dice Jordi José, un astrofísico de la Universidad Técnica de Cataluña, en España.

"Y todo esto empieza a aclarar algo", asegura.

"(Los expertos) han podido captar una nova en acción justo después de la explosión, y han podido medir lo que (ese proceso) ha generado", confirma Fields.

"Y lo que se forma son toneladas de litio", afirma.

El 80%

De hecho, Izzo dice que, en base a las observaciones de su equipo, a un ritmo de dos novas por año se habría podido generar todo el litio que hoy inunda la galaxia.

Aunque es una estimación preliminar, la información obtenida es importante.

"Estamos llegando a la verdad", dice Fields, algo con lo que concuerda José.

Y es que, aunque los modelos existentes hasta ahora indicaban que la mitad del litio que existe ahora en la Vía Láctea se debía a las novas, las observaciones más recientes confirmarían que el 80% del metal que no se originó con el Big Bang se generó después con estos fenómenos.

Aunque, por otra parte, ninguno de estos descubrimientos aclara cómo y por qué desapareció el litio creado tras el Big Bangdurante los primeros tiempos del universo.

"Pero a medida que entendamos mejor el proceso de creación del litio, esto nos ayudará a desentrañar la historia de la presencia de este metal en nuestra galaxia", dice Fields.

Lo que está claro es que, ya sea desde el ardiente nacimiento del cosmos o por las explosiones nucleares de una estrella moribunda al otro lado de la galaxia, los átomos de este metal, considerado hoy el "petróleo blanco", han recorrido un largo camino hasta la batería de nuestros celulares.