Flatulencias espaciales I

Sulfuro de hidrógeno o ácido sulfhídrico. Crédito: Ben Mills, Benjah-bmm27
Sulfuro de hidrógeno o ácido sulfhídrico. Crédito: Ben Mills, Benjah-bmm27

Hace unos meses, desde el facebook de Astromol, planteamos un reto: si conseguíamos alcanzar los cuatrocientos seguidores, escribiríamos más reportajes sobre gases pestosos en el universo. Y los superamos. Así que aquí tenéis estas “flatulencias espaciales” que, hoy, se centran en el sulfuro de hidrógeno.

“La naturaleza no deja de sorprendernos”. Como si del guion de un documental se tratase, me veo pronunciando esta frase mientras elijo el título de este reportaje. Sé que es algo escatológico, pero es totalmente cierto: vamos a hablar de algunos de los gases que están en nuestras flatulencias. Ojo, que en nuestras flatulencias no sólo hay gases, hay más cosillas, pero de esas no vamos a hablar. Los compuestos que dan a los pedos ese olor (que no todos huelen igual, todo dependerá de lo que hayamos ingerido) se conocen bien. Y algunos de ellos también están en el espacio. Ahora entenderán por qué yo, que suelo hablar de astrofísica y astroquímica, me meto en estos temas.

Hoy vamos a empezar una serie de gases pestosos con un gas que parece estar en un montón de sitios: el sulfuro de hidrógeno.

Dime a qué hueles… y te diré de qué estás compuesto

El olfato es un sentido al que, generalmente, prestamos menos atención que a otros como la vista o el tacto. Sin embargo, se ha demostrado que tiene una importante capacidad evocadora y su estudio en profundidad mereció un Premio Nobel de medicina compartido en el año 2004. Al margen de lo que eso pueda significar en cuanto a conexiones neuronales y recuerdos olfativos, está claro que los olores (a no ser que tengamos algún problema) nos llaman la atención.

Por eso, al darnos cuenta de que algunos de los gases que descubríamos en el espacio, aquí en la Tierra huelen fatal, decidimos ponernos al tajo y aprender un poco más sobre ellos. La sorpresa vino cuando comparamos la información y vimos que muchos huelen a algo podrido (ya sea huevos, pescado o vete tú a saber). Y, en el colmo de lo escatológico, algunos de esos gases detectados en el espacio, también están presentes en las flatulencias.

Al parecer, los peores de ambos mundos, los más nauseabundos, son el sulfuro de hidrógeno (el que proporciona a la “mezcla” un olor parecido al de huevos podridos) y el sulfuro de carbonilo. A ellos se unen otros compuestos del azufre. También contienen metano, pero ojo, no se dejen llevar por las apariencias: el metano no huele a nada, así que no lo trataremos en este reportaje (igual que no hablaremos de los problemas que sufren los humanos en sus barriguitas cuando hay exceso de gases).

El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un mal bicho con su lado bueno que se produce en procesos tanto biológicos como industriales. Cuando está en disolución acuosa se denomina ácido sulfhídrico y, como gas, es maloliente, tóxico, inflamable, incoloro y muy pestoso. Normalmente está en el ambiente en cantidades muy, muy pequeñas (los contenidos normales en el ambiente son de 0,00011 a 0,00033 partes por millón (ppm). Como siempre, la cantidad va a determinar la toxicidad de un producto.

Nuestro protagonista es un gas algo más pesado que el aire y se encuentra de forma natural en los volcanes, en los manantiales, en aguas estancadas, desagües, pantanos, pozos, alcantarillas… De hecho, si sube como burbuja desde el fondo de una laguna y tienes la mala suerte de respirarlo cuando sale a la superficie, es posible que te quedes para siempre en el sitio. Igual que si entras a un almacén de pescado en descomposición que haya estado cerrado el tiempo suficiente como para que se haya liberado mucha cantidad en el ambiente. Si es poca (pero muy poca, unas 5 ppm) te irritará la garganta, los ojos y todo el sistema respiratorio, pero, al parecer, con 20-50 ppm en el aire es suficiente para causarte malestar agudo y, con mala suerte, conducirte a los brazos del barquero.

Además, el sulfuro de hidrógeno es un poco engañosillo. Según esta empresa que, entre muchas otras cosas, hace perforaciones, en grandes concentraciones este gas se vuelve inodoro… Menudo tramposo. Y menudo chasco para nosotros que pensábamos que era un pestoso leal… Pero en realidad no es que pierda su carácter maloliente: es que en grandes cantidades anula nuestra capacidad olfativa y dejamos de olerlo. Si eso ocurre, mala señal.

Podríamos seguir hablando del sulfuro de hidrógeno como agente letal, pero vamos a pasar a contaros otras cosas relacionadas con su descubrimiento en el espacio: no todo va a ser malo, también tiene otras cosas buenas (o simplemente, características que le son inherentes, que en ciencia no somos maniqueos).

El descubrimiento y la transdisciplinariedad

Corría el año 1972 cuando P. Thaddeus, liderando un equipo de investigación formado por cinco personas, descubrió la presencia de sulfuro de hidrógeno en el medio interestelar. Utilizó para ello el radiotelescopio de 11 metros del Observatorio Nacional de Kitt Peak (EE.UU.). Este trabajo detectó este compuesto en siete fuentes estudiadas en nuestra galaxia, la Vía Láctea [1]. Estimaron que la abundancia de sulfuro de hidrógeno era similar a la del formaldehído, pero tuvieron que esperar hasta el año 2005 para que Comito et al. pudieran hacer un sondeo en profundidad y determinar sus abundancias.

Por cierto: el artículo de 1972 también iba firmado por un tal A. A. Penzias y otro tal R. W. Wilson. ¿Les suenan esos nombres? Seis años después, ambos, que trabajaban en los Bell Telephone Laboratories, recibirían el Premio Nobel por descubrir, en 1965, la radiación del fondo cósmico de microondas. ¿Qué relación tiene esto con la astroquímica? Pues mucha.

En 1950, Gerhard Herzberg publicó un libro en el que, sin ser demasiado consciente de ello, daba las claves de lo que más tarde sería un descubrimiento impresionante: los ecos del Big Bang, plasmados en la radiación del fondo cósmico de microondas.

Muchos habían predicho la temperatura del fondo cósmico de microondas, pero Herzberg dio la clave al hablar de una temperatura de “2.3 K”, obtenida a partir de la medición de la intensidad del radical cianuro (CN). Independientemente de este velado descubrimiento, recibió un Premio Nobel en 1971, pero no por este asunto, sino por su trabajo relacionado con los radicales libres, de los cuales determinó su estructura electrónica y su geometría. También es conocido por ser el principal promotor de la espectroscopía molecular, que hoy permite estudiar las propiedades y los comportamientos de las moléculas. Podemos decir que fue uno de los padres de la astroquímica moderna.

Sin embargo, ese detalle sobre cierta temperatura residual, que mencionó en su trabajo “Molecular spectra and Molecular structure”, pasó desapercibido, oculto tras su propio comentario, al definirlo como algo con un “significado restringido” [2]. Como consecuencia, serían Penzias y Wilson quienes harían la asociación definitiva entre esa temperatura y el fondo cósmico de microondas.

En palabras de José Cernicharo, investigador del Grupo de Astrofísica del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) “de haberse dado una mayor colaboración entre astrónomos y espectroscopistas, este dato habría llamado la atención de los expertos, adelantando el descubrimiento quince años”. De ahí la importancia de la transdisciplinariedad, la colaboración entre campos muy diferentes para alcanzar juntos respuestas a tantas preguntas. Esto es lo que se promueve desde proyectos con Astromol o Nanocosmos, en los que astrofísicos, astroquímicos, expertos de laboratorio, ingenieros, etc., se unen con un mismo fin: saber más sobre la química del universo.

Pero volvamos al sulfuro de hidrógeno.

Como decíamos, fue P. Thaddeus quien, junto con su equipo, detectó sulfuro de hidrógeno en el medio interestelar en 1972. Casi veinte años más tarde, en 1991, Bockelee-Morvan y colaboradores detectaron sulfuro de hidrógeno en el cometa Austin y, posteriormente, se identificaba su presencia en el cometa Halley [3]. Recientemente, también se ha detectado en el cometa de Rosetta, el 67P/Churiunov-Gerasimenco. [4]

La presencia de sulfuro de hidrógeno en cometas puede hablarnos de la formación del núcleo del propio cometa y del material que componía la nebulosa a partir de la cual se formaron el Sol y los planetas del Sistema Solar. Es decir: nos aporta información sobre qué materiales había originariamente en esa nube molecular. Un dato interesante de este trabajo revela que el sulfuro de hidrógeno detectado en el cometa Halley es un compuesto parental.

Vamos a explicarlo: cuando un cometa (una bola de hielo, roca y polvo) se calienta, la materia que lo compone empieza a sublimar (pasa directamente de estado sólido a estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido). Pero esto ocurre en varias fases.

La materia primigenia que está en forma sólida en el cometa sublima, formando la coma (una nube de gas y polvo que rodea al cometa). En este caso hablamos de compuestos parentales que han sublimado directamente del cometa sin transformación química alguna. En la coma, sin embargo, los compuestos parentales pueden sufrir transformaciones químicas dando lugar a especies “hijas”, las cuales, al haber sido procesadas, pierden el valor informativo sobre la composición original.

Pues bien, como decíamos, el sulfuro de hidrógeno en estos cometas parece ser “parental”, es decir, está ahí desde el principio de su formación.

¿Qué? ¿Cómo se les queda el cuerpo? Sí, señores: el sulfuro de hidrógeno de sus flatulencias, el que está en los cometas, el que pulula por el medio interestelar, proviene de la misma nube madre. Así que, cuando huelan a huevos podridos y la persona que está sentada a su lado parezca algo incómoda, piense que el universo es un conjunto de maravillas… (y que igual quien ha soltado el gas ha tenido un mal día).

Continuará…

Notas:

[1]. Las fuentes fueron: Orion A, W51 y en la región DR21(OH).

[2] “From the intensity ratio of the lines with R = 0 and K = 1 a rotational temperature of 2.3 K follows, which has of course only a very restricted meaning”. Extraído del libro: “Molecular spectra and Molecular structure”, de Gerhard Herzberg.

[3] Eberhardt descubrió la presencia de H2S en el cometa Halley analizando datos de la sonda Giotto, mientras que Roesler et al. discutieron la posible presencia de sulfuro de hidrógeno en Io, el satélite de Júpiter.

[4] También se han detectado moléculas orgánicas, pero ninguna con azufre. Se describe en este trabajo con participación española: “Organic compounds on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko revealed by COSAC mass spectrometry”.

Enlaces:

“Este artículo porta con orgullo el estandarte del Carnaval de Química en sus Bodas de Oro, que coordina la asociación JEDA Granada en su blog (jeda.es/blog)”. 😉


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En la tierra de mi madre se canta: “Las partes del pedo son siete: peste, olor, música, tambor, abreculo, cierraculo y el ojete que son siete”.

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