La historia de los metales y su utilización por los humanos revela importantes ajustes que involucran características del planeta Tierra que son complementarias con las capacidades físicas y cognitivas humanas. La importancia del uso de metales para la humanidad es tal que las épocas de la historia humana más allá de la Edad de Piedra suelen estar delimitadas por el uso predominante de ciertos tipos de metales. El cobre, el bronce, el hierro y otros metales y aleaciones han influido profundamente en las culturas, el arte, las economías, el comercio, las guerras y los inventos que han dado lugar a nuestras sociedades tecnológicas modernas.

Habilidad e ingenio

Todas estas profundas influencias sobre la civilización dependen, por supuesto, de la disponibilidad de metales nativos y minerales metálicos dentro de la corteza terrestre y de que su accesibilidad sea compatible con los esfuerzos humanos. Además, la habilidad y el ingenio humanos debían ser suficientes para imaginar la utilidad potencial de los metales y poder fabricarlos físicamente para esos fines.

Al rastrear los metales hasta sus orígenes últimos, se destacan los procesos de nucleosíntesis estelar. Dado que muchos metales tienen un peso atómico mayor que el del hierro, que es el elemento más pesado producido en el horno de fusión de secuencia principal en los núcleos de estrellas masivas, la formación de estos metales depende del exceso de energía y neutrones liberados en las explosiones turbulentas de supernovas. culminando la existencia de estas estrellas.

Tradicionalmente se ha pensado que el oro, así como la plata, el platino, el torio y el uranio, se forman en el proceso de captura rápida de neutrones durante una supernova, pero más recientemente, se ha observado que el oro también podría formarse en fusiones de estrellas de neutrones binarias.

Es notable considerar que numerosos elementos metálicos, útiles y a veces incluso necesarios para la vida humana, tendrían que salir de los núcleos de estrellas masivas, expulsados al espacio interestelar por supernovas, y luego fusionarse gravitacionalmente en la nebulosa estelar de un sistema estelar naciente, se condensan dentro de la región orbital correspondiente a la zona habitable de la estrella, y finalmente se acrecientan juntos como parte del planeta que llamamos Tierra.

Una confluencia de condiciones

La confluencia de condiciones necesarias para la integración exitosa de los metales en el mundo de la humanidad incluyó procesos adicionales más allá de su origen cósmico. Un proceso como el bombardeo meteórico, desencadenado por resonancias planetarias entre las órbitas de Júpiter y Saturno, era necesario para enriquecer la corteza terrestre con metales después de la era de formación planetaria, cuando los materiales más densos se habrían hundido a profundidades inaccesibles a través de la Tierra fundida hacia su núcleo.

Más allá de la presencia de metales en la corteza terrestre, era necesaria una mayor transformación química para aumentar la accesibilidad de los minerales metálicos y disminuir la toxicidad de los compuestos metálicos solubles para la vida más avanzada. La actividad metabólica de bacterias específicas provocó gran parte de este cambio a lo largo de mil millones de años de la historia temprana de la Tierra.

…miles de millones de años de bacterias reductoras de sulfato procesaron minerales metálicos solubles que habrían envenenado la vida avanzada posterior, transformándolos principalmente en depósitos concentrados de minerales metálicos insolubles. Estos depósitos hicieron posible la metalurgia que ayudó a impulsar el salto de la humanidad de la Edad de Piedra a la civilización.1

El rol de las bacterias

Los investigadores han observado que las bacterias probablemente desempeñaron un papel en la formación de importantes depósitos de hierro que comprenden el mineral de hierro actualmente accesible.

Sin embargo, los fósiles de tipo procariota en formaciones de Fe del Precámbrico de 3,8 Ga sugieren que la vida microbiana temprana puede haber desempeñado un papel importante en la formación de estos depósitos al facilitar la precipitación de Fe y Si del agua de mar.2

Los procesos geológicos descubiertos recientemente, que dependen de las condiciones “adecuadas” en el límite entre la corteza y el manto de la Tierra, también contribuyeron a la accesibilidad de metales cruciales para la fabricación avanzada en la era actual de nuestra civilización.

Los científicos han identificado un mecanismo a través del cual metales importantes, cruciales para la fabricación de tecnologías de energía renovable, pasan del manto de la Tierra a la corteza.

El equipo, que incluye investigadores de la Universidad de Cardiff, ha descubierto una «zona Ricitos de Oro» en la base de la corteza terrestre, donde la temperatura es la adecuada, alrededor de 1.000°C, para que los metales sean transportados a niveles menos profundos cerca de la superficie, donde se puede ser minado. Los metales en cuestión (sobre todo cobre, cobalto, telurio y platino) son muy buscados debido a su uso en cableado eléctrico y tecnologías como dispositivos de almacenamiento de baterías, paneles solares y pilas de combustible.

En el nuevo estudio, el equipo identificó una zona dependiente de la temperatura, ubicada en la base de la corteza terrestre, que actúa como una válvula y permite de manera intermitente que los metales pasen hacia arriba para alcanzar la corteza superior. «Al igual que con Ricitos de Oro, hemos descubierto que si la temperatura es ‘la adecuada’, alrededor de 1.000 °C, entonces metales como el cobre, el oro y el telurio pueden escapar de la trampa y ascender hacia la superficie para formar depósitos de mineral.»

Cardiff University (Enero de 2021) Scientists identify geological ‘Goldilocks zone’ for the formation of metal ore deposits

Buena previsión

La Tierra nos ha proporcionado riquezas incalculables por su abundancia de metales, no sólo en fuentes de riqueza tradicionalmente buscadas, como el oro y la plata, sino en muchos otros metales, tanto prosaicos como exóticos, sobre los cuales ha crecido nuestra civilización. Y, sin embargo, los estudios en curso sobre el origen y la accesibilidad de estos metales revelan más diseño que “estúpida suerte”. Dada la escala de tiempo de miles de millones de años de los procesos necesarios para proporcionar los metales necesarios para la vida y el florecimiento humano, la sabiduría sugeriría que nuestra “buena fortuna” se describiría más exactamente como buena previsión.

Notas

  1. Hugh Ross, Improbable Planet: How Earth Became Humanity’s Home (Grand Rapids, MI: Baker Books, 2016), p. 168.
  2. S.S. Brake, S.T. Hasiotis, H.K. Dannelly, K.A. Connors, “Eukaryotic stromatolite builders in acid mine drainage: Implications for Precambrian iron formations and oxygenation of the atmosphere?,” Geology (2002) 30 (7): pp. 599–602. 

Artículo publicado originalmente en inglés por Eric Hedin Ph.D. en Evolution News & Science Today