Estas rocas se están convirtiendo en gas, y no es una exageración. Mientras hablo, una pequeña parte del material que compone estas piedras se está literalmente transformando en un gas noble llamado argón. Pero, ¿cómo podemos comprobar que lo que digo es cierto?
Para eso existe un aparato llamado contador Geiger, que seguro que todos tienen en casa. ¿Oyes esos clicks? Pues algunos de ellos son el contador Geiger diciéndonos que dentro de la roca, un átomo de un elemento químico se acaba de convertir en otro. Y uno de los productos de esas transformaciones atómicas es el argón, un gas noble que tiene esta apariencia.
Es verdad que así es imposible distinguir si esta cápsula realmente contiene argón, pero si me acerco a un campo electromagnético, los átomos de argón se excitan y empiezan a emitir las tonalidades de luz características de este elemento.
Hay que decir que la cantidad de átomos que se convierten en argón en cualquier roca y en cualquier momento dado es muy, muy pequeña. Pero en la superficie terrestre, hay tantas rocas y llevan tantos millones de años emitiendo argón que este gas representa el 1% del aire que respiramos.
Los plátanos y el potasio radiactivo
Pero, ¿cómo es posible que algo tan sólido como una roca se esté convirtiendo poco a poco en gas? Para entenderlo, tendremos que hablar de plátanos. Seguro que todos han oído que los plátanos contienen mucho potasio, pero lo que no mucha gente sabe es que el potasio es ligeramente radiactivo. Por eso, mi contador Geiger mide un nivel de radiación superior al ambiental si lo pongo sobre esta bolsa llena de cloruro de potasio, una sustancia que se usa como fertilizante.
Los plátanos son un poco más radiactivos que otros alimentos que contienen menos potasio. Hace unos años, concentré el potasio de 50 pieles de plátano y pude comprobar que, efectivamente, la dosis radiactiva a su alrededor era superior a la ambiental. Así que esto tiene que ver con las rocas, no se quiten.
La radiactividad del potasio
¿Y por qué el potasio es ligeramente radiactivo? Bueno, en última instancia, porque no todos los átomos de potasio son iguales. Todos son parecidos, pero no idénticos. Estos son los tres tipos de átomos de potasio que nos rodean:
- Potasio 39, con 20 neutrones en su núcleo.
- Potasio 40, con 21 neutrones en su núcleo.
- Potasio 41, con 22 neutrones en su núcleo.
Todos los átomos de potasio contienen 19 protones en su núcleo. De hecho, ese número es precisamente lo que los convierte en potasio. Pero esos 19 protones pueden estar acompañados de distintas cantidades de neutrones.
El 93.3% de los átomos de potasio que nos rodean tienen 20 neutrones, lo que, unidos a sus 19 protones, suman 39 partículas. De ahí que esta versión o isótopo del potasio se llame potasio 39. La mayoría del potasio restante, un 6.7%, es potasio 41, con 21 neutrones en su núcleo. Pero un 0.01% es potasio 40, con 22 neutrones.
Este último isótopo es el que nos interesa. Así que déjenlo en standby en su memoria mientras explicamos otra cosa.
La inestabilidad del potasio y la radiación nuclear
Hay que tener en cuenta que, no todas las proporciones de protones y neutrones son estables. Como resultado, cuando a un átomo le sobra o le falta alguna de estas partículas, intenta ganar estabilidad modificando esa proporción.
Los átomos suelen conseguir esto expulsando un grupo de dos protones y dos neutrones de su núcleo o convirtiendo un protón en un neutrón o viceversa, lo que resulta en la generación y eyección de un electrón o un positrón. Estas partículas son parte de lo que llamamos radiación nuclear, y la trayectoria que siguen estos proyectiles subatómicos se puede apreciar a simple vista si se introduce un material radiactivo dentro de una cámara de ión.
Cuando el contador Geiger emite un chasquido, lo que pasa en realidad es que una de estas partículas que salen despedidas de los átomos inestables, o también un rayo gamma, ha chocado con su detector.
Este detalle es importante porque, como comentaba, lo que determina que un átomo sea de un elemento químico o de otro es el número de protones que contiene en su núcleo. Por tanto, cuando un átomo radiactivo y, por tanto, inestable, expulsa alguno de los protones de su núcleo o convierte algún protón en un neutrón o viceversa, ese número cambia y se convierte en un átomo de otro elemento.
Y aquí es donde entra el potasio 40. Al contrario que el potasio 39 y el potasio 41, el potasio 40 es radiactivo porque los núcleos de sus átomos son inestables y tienen dos maneras de ganar estabilidad.
El 90% de las veces, el núcleo de potasio 40 convierte uno de sus neutrones en un protón, lo que resulta en la expulsión de un electrón y un antineutrino. Tras la transformación, en el átomo quedan 20 protones y 20 neutrones. Dicho de otra manera, se ha convertido en un átomo de calcio 40.
Ahora bien, un 10% de las veces, uno de los electrones de la órbita más interior del átomo de potasio 40 cae hacia el núcleo y se combina con uno de sus protones, convirtiéndolo en un neutrón. En este caso, el átomo pasa a ser el elemento que posee 18 protones en su núcleo, el argón, y sus 22 neutrones lo convierten en el isótopo argón 40.
Pues bien, resulta que las rocas también contienen potasio, igual que los plátanos, y una pequeña parte de ese potasio se está convirtiendo constantemente en argón.
Ahora bien, ¿Cuánto potasio contienen las rocas como para producir todo el argón que respiramos? Pues sí, resulta que sí. El potasio representa un 2.5% de la masa de la corteza terrestre. Pero no lo vemos tirado por ahí en nuestro día a día porque este elemento no se encuentra en estado puro en la naturaleza. En su lugar, casi todo está encerrado en los cristales de un mineral súper común llamado feldespato potásico, que está hecho de aluminosilicato de potasio.
Este mineral suele presentar un llamativo color salmón y es muy común en el granito, así que seguro que lo han visto si viven en un terreno en el que abunda este tipo de roca. El feldespato potásico es un poco más difícil de identificar en la zona en la que me encuentro porque la roca está hecha de cristales muy pequeños. Aún así, creo que hay algunas zonas en las que se llega a distinguir su característico color rosado.
Para confirmarlo, he acercado el contador Geiger a una muestra que he recogido, y el nivel de radiación ligeramente elevado respecto al ambiental me indica que dentro de esta roca hay muchos átomos de potasio 40 convirtiéndose en calcio 40 y argón 40.
El caso es que los átomos de argón 40 producidos por el potasio son liberados a la atmósfera a medida que la erosión tritura las rocas. Al ser un gas muy inerte, el argón no reacciona con otros minerales del suelo y no queda atrapado en ellos, al contrario que el oxígeno. Y como el argón es relativamente denso, tampoco asciende hasta las capas altas de la atmósfera.
Así que, el argón que emana de las rocas, sin prisa pero sin pausa, se ha podido acumular en la atmósfera a lo largo de millones de años.
Creo que conviene recordar que solo un 0.01% de los átomos de potasio son radiactivos y que solo un 10% de ellos se convierten en argón. Así que, en realidad, la cantidad de masa de las rocas que se convierten en aire es muy pequeña. Para que se hagan una idea, un kilo de feldespato potásico contiene solo 0.014 gramos de potasio 40, y solo una décima parte, unos 0.0014 gramos, se acaban convirtiendo en argón.
Así que espero que el título del artículo no les haya parecido demasiado confuso. Sea como sea, no deja de ser cierto que el origen de un 1% del aire que respiramos a lo largo de toda nuestra vida se puede rastrear en última instancia a las rocas.
