El viaje de un protón

El componente fundamental del núcleo de la Tierra es el hierro, un elemento relativamente pesado que tiene 26 protones. Pensemos en uno de esos protones: ¿de dónde viene y cómo llegó allí? Para conocer su historia y la de sus compañeros de viaje, tenemos que remontarnos hasta el Big Bag, hace 13 800 millones de años.

El universo que nació con la gran explosión inicial era una sopa de partículas elementales: quarks, electrones y gluones. La temperatura y la presión eran tan altas que ni siquiera operaban todavía las cuatro fuerzas fundamentales: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Este periodo, conocido como era de Planck, duró apenas una ínfima fracción de segundo. Tras ese fugaz instante, la expansión del universo permitió que la temperatura bajara lo suficiente para que entrara en escena la gravedad. Gracias a ella, los quarks pudieron unirse en grupos de tres, creando neutrones y protones. Así nació nuestro protón.

Pocos segundos después del Big Bang, la fuerza nuclear fuerte permitió la formación de los núcleos atómicos más básicos y ligeros. Es decir, el protón al que le estamos siguiendo la pista hizo amigos: puede que se uniera a un neutrón para formar un átomo de hidrógeno, como el 75 % de sus homólogos, o puede que fuera de los que preferían las familias numerosas y se integrara en un núcleo de helio, acompañado de otro protón y dos neutrones. Los electrones seguían circulando libres, sin ataduras, en un plasma informe.

En este punto, el ritmo de los cambios se ralentizó, el cosmos siguió expandiéndose y enfriándose, hasta que, 300 000 años después, las interacciones de la fuerza nuclear débil y el electromagnetismo obligaron a esos electrones que vagaban libres por la sopa a sentar la cabeza: se integraron en los núcleos atómicos para formar los primeros átomos estables. Así es como nuestro protón ganó nuevos compañeros con los que creó un átomo. Seguimos sin saber si de hidrógeno o de helio.

Los átomos se fueron acercando atraídos por la gravedad, creando zonas cada vez más densas y dando paso a la formación de estrellas. El protagonista de nuestra historia fue a parar a una de ellas, en la que su vida dio otro vuelco. La estrella en la que se alojaba fue ganando masa, tanta que la temperatura y la presión subieron hasta desencadenar reacciones de fusión termonuclear, que generan átomos cada vez más pesados. Ese átomo de hidrógeno o helio en el que se encontraba, se fusionó con otros, dando lugar a átomos de helio o carbono, que volvieron a fusionarse para crear oxígeno. La sucesión de reacciones continuó hasta llevar a nuestro protón a un átomo de hierro, el más pesado que se puede formar dentro de una estrella. ¿Y cómo llegó a la Tierra?

La azarosa existencia del pequeño protón, ya integrado en un átomo de hierro, se topó con otra revolución. La estrella en la que vivía llegó al final de su vida y explotó en una enorme supernova, que sembró el espacio de polvo. Otra sopa, aunque esta más sustanciosa y diversa, porque a los omnipresentes átomos de hidrógeno con sus acólitos de helio se habían sumado pequeñas cantidades de esos elementos más pesados formados en el interior de la estrella, como el hierro en el que se estaba nuestro protón. Incluso apareció un puñado de átomos todavía más pesados, fruto de las altísimas temperaturas de la supernova.

La vida nunca para y la gravedad, tampoco. Volvió a comenzar el ciclo, la materia disgregada volvió a condensarse y nuestro férreo protón encontró de nuevo alojamiento hace unos 4600 millones de años en un astro de segunda generación, la Tierra. Como componente de un átomo de hierro, denso y pesado, se trasladó al núcleo. Podría haberse quedado en una capa más externa, haber probado el ciclo litológico para saber qué se siente al salir expulsado de un volcán y vivir otras mil aventuras, quién sabe si entre mineros asturianos o en el torrente sanguíneo de un berberecho, pero, a su edad, el núcleo de un planeta le pareció un buen destino. De momento, porque esta no es más que otra de las escalas de un viaje que todavía no ha acabado.