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  • AGUA EN LA LUNA

    AGUA EN LA LUNA

    Para el guion de 2001 Una odisea espacial, la espectacular producción fílmica de Stanley Kubrick de 1968, Arthur C. Clarke imaginó una estación lunar estadounidense en el cráter Clavius, cercano al polo sur de nuestro satélite natural.[1] En el sitio de aterrizaje de la estación, los visitantes podían ver un cartel de bienvenida:

    WELCOME TO CLAVIUS BASE
    U.S. ASTRONAUTICAL ENGINEERING CORPS
    1994

    La estación podía ser totalmente autosuficiente en caso de emergencia. «Se podían producir todas las necesidades vitales a partir de las rocas del lugar», explica Clarke en la novela que escribió en paralelo con la producción de la película. «El hidrógeno, el oxígeno, el carbono, el nitrógeno, el fósforo, todos los elementos básicos para la vida podían hallarse en la Luna…si uno sabía en donde buscarlos».

    En la vida real no existen todavía estaciones en la Luna, ni necesidad urgente de hallar fuentes de elementos químicos o moléculas vitales en el satélite. De todas maneras, un par de artículos publicados en Nature Astronomy el 26 de octubre sugieren que la molécula de la vida por excelencia, la del agua, podría existir en cantidades suficientes en la superficie lunar como para hacer realidad la fantasía de Clarke de una estación autosuficiente en nuestro satélite.

    En el primero de los artículos[2], un equipo encabezado por Casey I. Honniball, hoy en día investigadora posdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, examinó la luz solar reflejada en la superficie lunar y encontró un patrón en el espectro de rayos infrarrojos en una longitud de onda particular (6 micrómetros) que se puede interpretar como evidencia de la presencia de agua en la Luna, porque la molécula de H2O absorbe la luz infrarroja precisamente en esa longitud de onda.

    Este procedimiento, que suena muy sencillo, requirió en realidad de instrumentos y análisis muy sofisticados, además del uso del Observatorio Estratosférico para la Astronomía en Infrarrojo (conocido como SOFIA por sus siglas en inglés). SOFIA es un enorme telescopio que capta energía en las longitudes de onda de la luz infrarroja; para poder hacerlo, el instrumento tiene que montarse en un avión Boeing 747 y volar a más de 13,000 metros de altitud para evitar la interferencia de la atmósfera terrestre.

    El Boeing 747 del observatorio SOFIA de la NASA

    Los datos compilados por los investigadores permitieron confirmar la presencia de agua precisamente en el cráter Clavius, donde Clarke imaginó la estación lunar, pero no en otros sitios más cercanos al ecuador de la Luna. El agua en Clavius podría estar atrapada en pequeños cristales, explica la Dra. Honniball[3], porque de otra manera se evaporaría y escaparía al espacio en las condiciones que prevalecen en la Luna. En lugares más ecuatoriales, la exposición más continua a los rayos solares habría ya evaporado cualquier rastro de agua hace ya mucho tiempo, tal vez incluso millones de años.

    El segundo artículo[4] es un análisis de imágenes de orbitadores lunares en el que se modela la distribución en la superficie del satélite de «trampas de frío» que permitirían la existencia de agua congelada en grandes porciones de la Luna. Estas trampas de frío no son otra cosa que zonas de sombra que, al tener relativamente poca exposición a la luz solar, permanecen a temperaturas que evitan la pérdida del agua atrapada en las rocas. Las simulaciones mostraron la existencia de numerosas, aunque pequeñas trampas de frío principalmente en el hemisferio sur, en donde se encuentra Clavius.

    Desde los tiempos de las misiones Apolo en los años sesenta y setenta se tenían indicios de la presencia de agua en la Luna, pero los análisis de Honniball y colaboradores son la primera prueba aparentemente irrefutable de la presencia de la molécula de H2O en la Luna. En 2009 ya se había detectado absorción de luz infrarroja en la longitud de onda de 3 micrómetros, lo que sugería la presencia de agua, pero que podía deberse también a la presencia del grupo hidroxilo (un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno unidos a otros átomos) y no necesariamente de agua (dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos en una molécula).[5]

    Localización aproximada del cráter Clavius, cerca del polo sur lunar

    Es importante recalcar que la detección de H2O en la Luna no implica depósitos extensos de agua en nuestro satélite. La concentración probable, según explica la Dra. Honniball, sería equivalente a dispersar unas doce onzas de líquido en un metro cúbico de material de la superficie lunar. (Esto es como derramar el contenido de una lata estándar de cerveza o refresco, unos 350 mililitros, en un tinaco común de mil litros de capacidad).

    Los exploradores que vivían en la Estación Clavius podían hallar en las rocas lunares todos los elementos naturales necesarios para la vida, según el relato imaginario de A. C. Clarke, «si sabían en donde buscar». Hoy, gracias al trabajo de Honniball y otros científicos, los colonizadores lunares del futuro sabrán «en donde buscar» agua: justo en Clavius, en donde Clarke lo imaginó hace más de cincuenta años.

    NOTAS Y REFERENCIAS

    [1] Kubrick y Clarke escribieron juntos el guion de 2001 Una odisea espacial, inspirados por el relato El centinela que el propio Clarke había escrito en 1951. En paralelo a la producción de la película, Clarke escribió la novela del mismo nombre, de donde se tomaron las citas para esta nota (edición 2006 de la serie Penguin Galaxy, Penguin Random House LLC, Nueva York.

    [2] Honniball, C.I., Lucey, P.G., Li, S. et al. (2020) Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA. Nature Astronomy. https://doi.org/10.1038/s41550-020-01222-x

    [3] Las declaraciones de C. I. Honniball aparecen en la nota de Kenneth Chang en la edición en línea de la sección de ciencia del New York Times (26 de octubre de 2020).

    [4] Hayne, P.O., Aharonson, O. & Schörghofer, N. (2020) Micro cold traps on the Moon. Nature Astronomy  https://doi.org/10.1038/s41550-020-1198-9

    [5] Pieters, C. M., Goswami, J. N., Clark, R. N., Annadurai, M., Boardman, J., Buratti, B. & Hibbitts, C. (2009). Character and spatial distribution of OH/H2O on the surface of the Moon seen by M3 on Chandrayaan-1. Science326(5952): 568-572.

  • Historias del litio: ¿Litio en mis bebidas?

    Etiqueta de 7 Up, todavía anunciada como bebida con contenido de litio,
    Etiqueta de 7 Up, todavía anunciada como bebida con contenido de litio,

    A principios de octubre de 1929, Charles Leiper Grigg introdujo al mercado una nueva bebida refrescante de sabor lima-limón, a la que llamó «Bib-Label Lithiated Lemon-Lime Soda».  Desde 1920 Grigg había tenido problemas para colocar en el mercado su bebida «Howdy» sabor naranja, pues el «Orange Crush» era desde entonces el gigante del mercado en ese sector. Empeñado en crear un producto nuevo, Grigg descartó el sabor de cola, así como el ginger ale y el agua de quina, todas ellas bebidas ya acaparadas en el mercado. Grigg se inclinó finalmente por crear una bebida sabor lima-limón, pero agregando al producto un toque supuestamente medicinal con la adición de citrato de litio que, según rezaba la publicidad, provenía del «agua de lithia» (agua mineral rica en sales de litio) usada en la elaboración de la bebida.

    El refresco tuvo muy buena aceptación, pero el extraño nombre era algo difícil de recordar, de manera que Grigg lo cambió por «7 Up Lithiated Lemon Soda» y posteriormente simplemente a «7 Up». Para finales de los años 40s, el 7 Up era ya el tercer refresco más vendido en los Estados Unidos, atrás solamente de la Coca Cola y del Orange Crush. Se anunciaba como bebida refrescante con propiedades medicinales, «para uso en hospitales y en el hogar», sobre todo para «asentar» el estómago, aliviar las molestias de las resacas, neutralizar la acidez y hasta para adelgazar la figura. Sin embargo, en 1948 el Gobierno de los Estados Unidos prohibió la adición de litio a las bebidas, debido a su efecto tóxico en dosis muy altas, de manera que el 7 Up dejó de contenerlo.

    El mismo año que se prohibió el litio en las bebidas en Estados Unidos, en el otro lado del mundo el médico australiano John Cade descubría que las sales de litio podían ser de utilidad en el tratamiento del trastorno bipolar (antes conocido como psicosis maniaco-depresiva). Hoy en día, el litio sigue siendo uno de los medicamentos más utilizados en los casos psiquiátricos que requieren estabilización de los estados de ánimo, particularmente en las personas que padecen el trastorno bipolar y otros desórdenes asociados con la depresión. Aunque el mecanismo bioquímico de acción del litio no está del todo claro, se sabe que el efecto de su presencia en el sistema nervioso se refleja en la prevención de estados de manía y en una estabilización del estado de ánimo de los pacientes y una reducción en la probabilidad de suicidio.

    El uso del litio en el tratamiento de desórdenes de la mente en realidad antecede a Cade por varias décadas. En los 1870s se empleaba el litio como agente para la desintegración de cristales de urea que provocan la enfermedad de la gota. En aquella época existía la hipótesis de que algunos desórdenes mentales eran causados por altas concentraciones de ácido úrico en la sangre, así que se intentó usar sales de litio como medicamento para controlar los llamados estados alterados. Sin embargo, estos primeros experimentos cayeron pronto en el olvido y el litio no se volvió a usar en psiquiatría hasta la publicación en 1949 de los estudios de Cade.

    LithiumEl hecho que el litio actúe como medicamento psiquiátrico es sorprendente por tratarse no de una molécula orgánica compleja sino de un simple elemento químico. El principio activo de esos medicamentos no son siquiera las sales de litio (generalmente se usan citratos o carbonatos de litio) sino el simple ión de litio. El isótopo más común es el Litio-7, cuyo núcleo consiste de tres protones y cuatro neutrones. Es realmente sorprendente que este átomo tan simple pueda tener efectos notables en el funcionamiento del cerebro (incidentalmente, se dice que el nombre 7 Up viene de este isótopo del litio, aunque una hipótesis más plausible es que siete sea el número de ingredientes básicos en la bebida).

    La abundancia del litio en la Tierra es bastante poco uniforme  Para propósitos de extracción comercial, los depósitos más importantes de litio se encuentran en los salares de Bolivia y en otras regiones de Sudamérica, además de Australia y China. En los manatiales naturales la concentración de litio en el agua varía geográficamente, de manera que en la mayoría de  los sitios tal concentración va desde cantidades indetectables hasta 0.2 miligramos por litro. Existen, sin embargo, manantiales particulares en los que la concentración del litio puede ser mucho más alta, como los de Lithia Springs en Florida o los de Tehuacán, en México. Durante muchos años, los envases de la marca Peñafiel de agua mineral tuvieron una etiqueta en la que se informaba que, de acuerdo a análisis de la Universidad Nacional, el agua de los manantiales de Tehuacán tenía una concentración de litio de 2.4 miligramos por litro. Aunque este dato probablemente es incorrecto (el análisis se realizó con tecnología disponible en 1951), apunta a la presencia en la zona de Tehuacán de una concentración de litio particularmente alta.

    Tehuacan_SanLorenzo

    La presencia de litio en el agua para beber parece tener un efecto detectable en la salud de las poblaciones humanas. Por ejemplo, hay datos anecdóticos que sugieren una correlación entre la concentración de litio en el agua y la longevidad de las personas. En estudios más técnicos, se ha demostrado que en los sitios en los que el agua contiene más litio el índice de suicidios es menor. Esta correlación se ha demostrado en poblaciones de lugares tan disímiles como Texas, Japón y Austria, aunque no se encontró en una población de Inglaterra.

    Estas observaciones podrían explicarse apelando al efecto estabilizador del estado de ánimo del litio. Cabe señalar que las concentraciones naturales de litio en el agua de pozo son muchísimo más bajas que las que se utilizan en los medicamentos psiquiátricos. Aún así, la evidencia es tan clara que ha habido propuestas serias de adicionar litio al agua potable en todas las localidades para aprovechar sus propiedades. .

    La más reciente propuesta en este sentido es un editorial publicado en el New York Times por Anna Fels, psiquiatra del Weill Cornell Medical College. Fels señala la idea de que el litio es probablemente un elemento traza esencial para el funcionamiento del cuerpo humano y que sus efectos sobre la actividad mental son tan importantes como para al menos cuestionarse si sería una buena idea incluir pequeñas dosis de litio en las bebidas refrescantes, en los complementos vitamínicos o incluso en el agua potable de las comunidades humanas.

    ¿Debería el 7 Up volver a incluir litio en su fórmula? ¿Tendría el agua de Tehuacán un efecto detectable sobre la salud mental de sus consumidores? ¿Realmente bañarse en el agua de los manatiales de Lithia Springs o de Tehuacán contribuye a la salud y la longevidad? Como sugiere Fels, este tipo de preguntas merecen al menos ser examinadas a través de estudios científicos,

    Referencias

    7 Up The making of a legend. Página oficial de Cadbury Schweppes Americas Beverages. Consultado el 14 de septiembre de 2014.

    Cade, J. F. J. 1949. Lithium salts in the treatment of psychotic excitement. Medical Journal of Australia 2 (36): 349–352.

    Fels, A. 2014. Should we all take a bit of lithium? The New York Times. 14 de septiembre de 2014.

    Helbich, M., Leitner, M., Kapusta, N. D. 2012. Geospatial examination of lithium in drinking
    water and suicide mortalityInternational Journal of Health Geographics 2012 11:19.