Historias de la Ciencia

¿Sabías que el Helio fue conocido antes en el Sol que en la Tierra? ¿Cómo es posible detectar la existencia de una sustancia que está a 144 millones de kilómetros y no conocer su existencia aquí mismo?
 
Hablando de las estrellas, el filósofo francés Auguste Comte fundador del positivismo escribió en su libro «Cours de Philosophie Positive» en 1835:
 
Concebimos la posibilidad de determinar sus formas, sus distancias, sus magnitudes y sus movimientos pero nunca podremos, por ningún medio, investigar sus composiciones químicas o sus estructuras mineralógicas, menos aún la naturaleza de los seres orgánicos que viven en sus superficies, etc. En resumen, para poner el asunto en términos científicos, el conocimiento positivo que podemos tener acerca de las estrellas se limita solamente a fenómenos geométricos y mecánicos y nunca podrá ser extendido hacia investigaciones físicas, químicas, fisiológicas o sociológicas tal como puede expandirse sobre entidades accesibles a todos los diversos medios de observación.
 
Unas páginas más adelante Comte las emprende en contra de los estudios de Herschel acerca de la estructura de la Vía Láctea diciendo:
 
Es por lo tanto en vano que por medio siglo se haya hecho un serio intento de distinguir dos astronomías, una solar y otra sideral. A los ojos de aquellos para los cuales la ciencia consiste de leyes reales y no de hechos incoherentes, la segunda existe sólo de nombre y sólo la primera constituye la verdadera astronomía; y no tengo miedo de afirmar que siempre será así.
 
Pues debería haber tenido algo más de miedo de hacer una afirmación tan categórica. Por aquel entonces no se conocía la espectroscopía, que es la técnica que nos permitió conocer el Helio en el Sol antes que en la Tierra. ¿Los padres de esta técnica? Robert Bundsen y Gustave Kirchoff. La historia, sin embargo, no deja de ser curiosa.
 
La idea que el color de la llama podría revelar la naturaleza de la sustancia que arde en ella se remonta al siglo XVI y se encuentra mencionada en «De re metallica» de Georg Bauer latinizado como Georgius Agricola (1494-1555). Dos siglos más tarde, en 1752, Thomas Melville (1726-1753) mezcló sales químicas con alcohol, les prendió fuego y estudió la luz resultante a través de un prisma (espectroscopio de prisma). En lugar de ver todos los colores del arco iris, se veían algunos y otros no dependiendo de las sales que estaba observando. Se estaba gestando la espectroscopía.
 
Un paso adelante lo dio el geómetra Julius Plücker (1801-1868), que obtuvo los espectros de varios gases mediante descargas eléctricas en tubos de vacío reconociendo que dichos espectros son una característica fija del gas que lo engendra. También el coinventor de la fotografía William Fox Talbot (1800-1877), el astrónomo John Herschel, los físicos Wheatstone y Foucault y otros, se ocuparon en el estudio de los espectros de las llamas. David Brewster (1781-1868, conocido por el famoso ángulo de Brewster en óptica) descubrió que ciertas líneas oscuras del espectro solar son engendradas por la absorción de los rayos por la atmósfera terrestre. Pero mientras todos estos científicos sólo lograron avances aislados, en 1859 surgió el definitivo descubrimiento de Kirchoff y Bundsen.
 
De Robert Bundsen (inventor además del mechero que lleva su nombre) se cuenta que tenía unos hábitos algo criticables. Para que os hagáis una idea, la mujer de un colega suyo decía que quería saludarle con un beso, pero que antes hubiera necesitado lavarle.
 
Pues bien, resulta que un día estaban ambos en una habitación desde donde podían ver el Rin hacia la agitada Mannheim. Se desató un incendio a lo lejos y mediante análisis espectroscópico fueron capaces de adivinar que había bario y estroncio. Bundsen pensó: si pudimos determinar la naturaleza de las sustancias que ardieron en Mannheim, ¿por qué no podemos hacer lo mismo con el Sol?. Pensaron que la gente les tildarían de locos. Básicamente, al hacer pasar una luz por un prisma de cristal no vemos todos los colores del arco Iris, sino que depende de la causa de la llama veremos unos u otros:

El espectro del Sol se ve interrumpido por un gran número de finas líneas negras. En 1802, el químico Hyde Wollaston (conocido por las lupas bicónicas que empuña Sherlock Holmes), encontró 7 de estas franjas negras y 10 años más tarde y con mejor óptica, Joseph Fraunhofer detectó más de 300 líneas (conocidas ahora como líneas de Fraunhofer). Bundsen y Kirchoff vieron que un par de franjas negras coincidían con las líneas de la parte amarilla emitida por una llama de Sodio y luego identificaron muchas más, entre ellas el Helio que no se conocía en la Tierra.
 
Las líneas pueden ser ilumunadas u oscuras dependiendo si el espectro es de emisión o absorción. En el caso que sea de emisión, es la luz la que emite esos colores y son las líneas que identifican al elemento:
En el caso que sea un espectro de absorción, iluminamos el gas con luz natural y el gas absorberá aquellas líneas que le son características. El espectro tendrá todos los colores salvo las líneas oscuras que son ahora las características:
Gracias a esta técnica se demostró que las estrellas más remotas están compuestas por los mismos elementos existentes en la Tierra. Fue una revolución en la historia de la ciencia. Hoy día es una técnica muy utilizada, dado que es una huella digital de la sustancia con la que estamos tratando.
 
¿Por qué son las que son para cada elemento? ¿De dónde salen esas rayas? Durante mucho tiempo no se supo la causa. Actualmente se explican perfectamente con la teoría atómica. Pero eso ya es otra historia.
 
Fuentes:
«The making of the atomic bomb», Richard Rodes
http://www.tecnotopia.com.mx/personajes/kirchhoff.htm
http://ciencia15.blogalia.com/historias/2256
http://www.das.uchile.cl/~jose/bunsen.html http://html.rincondelvago.com/espectro-redes-y-polarizacion.html