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LABORATORIO CIENTÍFICO INFANTIL
Sobre la Luna, mercurio y terremotos. laboratorio de ciencias para niños
Directorio / Laboratorio de ciencias para niños El sencillo truco de Stakheev funcionó a la perfección. A su pregunta: ¿con qué asocio principalmente la palabra "mercurio"? Yo, como sugirió de antemano Yuri Ivanovich, respondí honestamente: con un "termómetro". Siempre es una pena que te pillen pensando de forma estereotipada. Por supuesto, si esforzas la memoria, podrías recordar las lámparas fluorescentes de mercurio, que la “plata líquida” era una de las sustancias favoritas de los alquimistas, que el mercurio es un metal conocido en la prehistoria… Y, sin embargo, un termómetro.
¿Por qué comencé con este hecho aparentemente ordinario? Porque los científicos soviéticos escribieron recientemente una página completamente nueva y de sorprendente originalidad en los mil años de historia del mercurio. Y una cosa más: hablaremos simplemente del pensamiento no estereotipado, que combina asociaciones inusuales y una lógica armoniosa de investigación, perseverancia y paciencia en el camino hacia la meta. Quizás por eso esta historia, contada por un investigador principal del Laboratorio de Química Espacial del Instituto de Geoquímica y Química Analítica de la Academia de Ciencias de la URSS, es como una especie de historia de detectives científicos. Todo comenzó hace varios años, cuando la estación automática Luna-13 entregó muestras de suelo lunar a la Tierra. Los científicos tuvieron que aclarar la estructura de la corteza lunar, al menos la parte de ella a la que llegó el muestreador. Y lo primero fue disponer las muestras en el mismo orden en que las tomó la estación. Antes de esto, todas las muestras permanecían, por así decirlo, anónimas: todas estaban mezcladas en un solo recipiente. Así terminaron las rocas lunares en un laboratorio de química espacial. Para saber a qué profundidad se tomó una muestra en particular, fue necesario encontrar diferencias en su composición química. Los estudios espectrales han demostrado que la Luna contiene casi todos los mismos elementos que en la Tierra: molibdeno, plomo, hierro, mercurio... Los científicos estaban más interesados en el mercurio. Según los investigadores, podría servir como la guía más fiable en su trabajo. La idea era la siguiente. La temperatura en la superficie de la Luna cambia mucho a lo largo de un día. Allí hace frío por la noche: -150°. Y durante el día, más 150° C. Y el mercurio es una sustancia líquida y volátil. Durante el día, el mercurio contenido en las capas superiores se evapora activamente. Las capas más profundas se calientan menos, por lo que deben retener más mercurio. Fueron estas diferencias las que hubo que capturar utilizando un dispositivo creado especialmente para este propósito. El dispositivo juega un papel especial en esta historia, así que veámoslo con más detalle. En primer lugar, hubo que inventarlo. Es cierto que existían instrumentos para el control sanitario de la atmósfera, pero su sensibilidad, según los estudios espectrales de la Luna, resultó ser unas mil veces menor que la necesaria para determinar la concentración de mercurio en el suelo lunar. Y otros dispositivos, más sensibles, están asociados a la radiactividad y no pueden funcionar de forma continua durante mucho tiempo. La mayor parte del nuevo aparato se compró... en una tienda de electrodomésticos. Se trata de un dispositivo cosmético portátil para bronceado artificial "Photon" en el que se instala una lámpara de mercurio que produce luz ultravioleta. Se sabe que el vapor de mercurio brilla con la luz ultravioleta. Además, la intensidad del resplandor es proporcional a la concentración de mercurio. Tomaron una lámpara de fotones y mecanizaron un cilindro de metal con dos agujeros en un ángulo de 90°. Una lámpara ilumina dicho cilindro desde un extremo y una fotocélula lo mira desde el extremo opuesto. Si se bombea aire que contiene vapor de mercurio a través del cilindro, la fotocélula "verá" el brillo y lo convertirá en corriente eléctrica. Cuanto más fuerte es el brillo, más fuerte es la corriente. Pero esto es sólo un diagrama del dispositivo. Lo más difícil en el dispositivo real fue encontrar un oscurecimiento adecuado. Los rayos de la lámpara se reflejan repetidamente desde las paredes internas del cilindro e inciden en la fotocélula. Y el brillo del vapor es tan débil que incluso un rayo reflejado mil veces puede ser más fuerte. Fumaron el interior del cilindro con todo: una vela, gas, carbón... Finalmente encontraron la capa más negra para los rayos ultravioleta. Fue el hollín de la corteza de abedul lo que lo delató. El dispositivo empezó a funcionar con una sensibilidad sin precedentes. Los resultados de las primeras mediciones mostraron de repente que en el suelo lunar hay casi la mitad de mercurio de lo esperado. Decidimos volver a verificar estos resultados. Ahora hay... más mercurio. Otra serie de experimentos de prueba, literalmente una hora después. La concentración de mercurio está aumentando... ¿Qué pasa? ¿Dispositivo defectuoso? Fue recalibrado, verificado... Desgraciadamente, nuevos experimentos dieron la misma imagen. Resultó que primero el mercurio desapareció del suelo en algún lugar y luego regresó lentamente. ¿Por qué está desapareciendo el mercurio? Las muestras para los experimentos se trituraron en el aire. ¿Quizás es entonces cuando el mercurio se evapora? Pero el suelo no se calentó en absoluto, no hubo ninguna imitación del día y la noche lunares. Y, sin embargo, decidimos comprobarlo. No trituraron la siguiente porción de suelo, sino que la aislaron de la atmósfera y la disolvieron en ácido. Todo encajó: el experimento demostró que casi la mitad del mercurio se pierde bajo presión. Pero ¿cómo se puede explicar esto? Planteamos esta hipótesis. La destrucción de la muestra bajo presión está precedida por microcizallamiento en la roca. El mercurio dentro de un trozo de roca se ubica en los bordes de los granos de cristal que forman este trozo. Ahora usemos una analogía lejana, pero, según los investigadores, bastante precisa. Imagínese un sándwich con mantequilla cubierto con otro trozo de pan. Si una pieza se mueve con respecto a la otra, el aceite saldrá exprimido. Algo parecido puede pasar con el mercurio. Queda expuesto cuando la roca se destruye y comienza a evaporarse intensamente. Ahora era necesario responder de alguna manera a la segunda pregunta: ¿de dónde viene el mercurio? Aquí recordamos la llamada “paradoja del mercurio”. En los meteoritos se han descubierto muchas veces contenidos enormes de mercurio, miles de veces mayores que en las rocas terrestres. Además, se dieron cuenta: cuanto más tiempo permanecía el meteorito en la colección del museo, más mercurio contenía. Las muestras de suelo lunar, cuando se sacaron de debajo de una cubierta de vidrio sellada, también se expusieron al aire libre durante algún tiempo antes del experimento de prueba. Surgió una idea: ¿qué pasaría si comparamos la tasa de acumulación de mercurio en los meteoritos que han estado en un museo durante un tiempo determinado con la del suelo lunar? ¡Resultó que las velocidades son aproximadamente las mismas! Así pues, se ha recibido la respuesta a la segunda pregunta. Las muestras de roca lunar, como una esponja, absorben mercurio de la atmósfera terrestre. Pero, como siempre ocurre en la investigación científica, una vez resuelto un misterio, surgen otros nuevos. ¿Por qué hay tanto mercurio en la atmósfera terrestre? ¿Por qué las rocas terrestres no lo acumulan? ¿Cómo entra el mercurio a la atmósfera? Los empleados del laboratorio de química espacial, armados con su instrumento, emprendieron expediciones largas y lejanas, pero completamente terrestres. El resultado fue una nueva comprensión del papel del mercurio en los procesos terrestres. En la escuela aprendemos sobre el ciclo natural del agua, el carbono, el nitrógeno... Ahora esta lista se ha complementado con el mercurio. Además, sin conocer las leyes del ciclo del mercurio, como quedó claro, es imposible crear una imagen completa de los complejos procesos geoquímicos, biológicos y físicos que tienen lugar en la biosfera. Durante las expediciones, los científicos descubrieron que desde las profundidades del planeta, el mercurio asciende a través de las rocas junto con la llamada respiración gaseosa de la tierra. El mercurio que ingresa a la atmósfera es luego arrastrado por la lluvia y regresa al suelo. Las mediciones realizadas durante las expediciones también trajeron nuevos misterios. Cuando comenzaron las mediciones, inicialmente aumentó la concentración de mercurio en el aire. Esto duró aproximadamente una semana. Entonces la concentración empezó a disminuir. Y una semana después empezó a crecer de nuevo. ¿Cómo se produce esta periodicidad de dos semanas? Los científicos han sugerido que... la Luna es la culpable. Provoca olas de mareas oceánicas de un metro de largo, lo que hace que la corteza terrestre suba y baje exactamente con la misma periodicidad. En este caso, surgen tensiones y grietas en las profundidades de la tierra. Mercurio se evapora más intensamente desde las profundidades en este momento. Al reflexionar sobre este hecho, los investigadores también recordaron el misterio de la prensa que “robó” el mercurio del suelo lunar. De hecho, en ambos casos la causa de la intensa evaporación del mercurio fue la misma... ¡Pero incluso durante los terremotos, como ya habían descubierto los geofísicos, surgen exactamente las mismas condiciones! Poco antes de una catástrofe, aumenta la tensión bajo tierra y aumenta el número de grietas en las rocas. Esto significa que antes de un terremoto cerca de su origen, ¡la concentración de mercurio también debería aumentar! El dispositivo fue llevado a zonas de alta sismicidad. Los estudios se llevaron a cabo en Turkmenistán, Tayikistán y Kirguistán. Entonces no hubo grandes terremotos en estas áreas. Pero hubo muchas pequeñas huelgas clandestinas. Y el dispositivo demostró inmediatamente ser un pronosticador muy fiable. Cuatro o cinco días antes del terremoto, el dispositivo predijo: ¡habrá un shock! En siete de cada diez casos, las predicciones resultaron correctas. Y ahora los científicos están trabajando para aumentar la confiabilidad de este inusual pronosticador. Autor: A.Fin
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