De la misma forma que hay cinco planetas que son conocidos desde la antigüedad, antes incluso de que supiéramos qué significa exactamente ser un planeta, hay elementos químicos conocidos desde hace miles de años y de cuyo descubrimiento no tenemos un registro escrito, pero sí multitud de objetos cuya existencia y composición demuestra el conocimiento acumulado por los antiguos. Por supuesto de estos materiales no se sabía que estaban constituidos por átomos idénticos con cierta cantidad de protones, pues aún faltaban muchos milenios para que se descubriera el protón y algunos menos para que se propusiera la primera idea de átomo, que poco tiene que ver con la realidad física de nuestro universo.
El primer metal conocido y utilizado por los humanos como una sustancia en sí misma es probablemente el cobre, que creemos pudo ser minado y manipulado hace más de diez mil años. Desde entonces, otros metales como el plomo, el oro, la plata o el hierro se han ido incorporando al conocimiento humano y distinguiendo sus propiedades como únicas a su composición. Hasta la llegada de la química moderna, el descubrimiento de nuevos elementos era algo lento y en ocasiones fortuito. Eso cambió hace unos 250 años y desde entonces se han descubierto unos 20 elementos químicos nuevos cada 50 años, frenándose ligeramente el ritmo recientemente, pues cada vez se requieren métodos más sofisticados para sintetizar nuevos elementos. De hecho, desde 2009 no se ha sintetizado ningún nuevo elemento, el periodo más largo sin un elemento nuevo desde hace siglo y medio.
En la actualidad conocemos 118 elementos químicos diferentes, la mayoría de ellos aparecen de forma natural en nuestro entorno, principalmente formando minerales, mientras que algunos se han descubierto a partir de la desintegración de otros elementos o tras su síntesis en un laboratorio. De esos 118 elementos químicos conocidos, 117 se han descubierto en la Tierra, de modo natural o artificial, mientras que solo uno de ellos ha sido descubierto primero más allá de nuestro planeta. Este es el helio, el segundo elemento más ligero de la tabla periódica, tan solo por detrás del hidrógeno y que fue descubierto en el Sol antes que en la Tierra, por el espectro de la luz emitida por nuestro astro.
El helio es el segundo elemento más abundante del universo, pues supone aproximadamente una cuarta parte de la masa correspondiente a la materia ordinaria, la formada por átomos (y que es diferente a la materia oscura). Esto es unas doce veces más que todos los elementos más pesados que el helio juntos, pero aún así se unas tres veces menos que la cantidad de hidrógeno del universo, el elemento más ligero y más común, el que supone la principal contribución a la masa de los cuatro planetas gigantes del sistema solar, del Sol y de todas las estrellas (las que son propiamente estrellas) y brillan debido a la fusión nuclear que tiene lugar en su interior) del universo. Dada la abundancia del helio en el universo en general y en el Sol en particular no es de extrañar haberlo descubierto allí, excepto por el hecho de que el hidrógeno es mucho más prevalente y aún así lo descubrimos en la Tierra.
Esto se debe principalmente a una diferencia química fundamental entre el hidrógeno y el helio. Mientras que el helio es un átomo prácticamente incapaz de reaccionar con cualquier otro átomo, incluso con átomos de su misma especie, y por eso no forma moléculas de ningún tipo en condiciones normales de presión y temperatura, el hidrógeno es un material altamente reactivo. No solo forma el agua y está presente en la mayoría de moléculas que utiliza la vida terrestre, sino que también forma parte fundamental de todos los ácidos o híbridos, como el amoníaco. El hidrógeno fue descubierto definitivamente en 1766 por Henry Cavendish, un científico inglés, que lo identificó como un nuevo gas al ser emitido tras hacer reaccionar algunos ácidos con metales, aunque un siglo antes algo similar había sido observado por Robert Boyle, que no llegó a concretar el descubrimiento.
Para el descubrimiento del helio hubo que esperar un siglo tras los experimentos de Cavendish, aunque este descubrimiento no ocurriría en un laboratorio químico con probetas y matraces, sino estudiando la luz proveniente del Sol. El francés Jules Janssen detectó una línea de emisión amarilla durante un eclipse en la India que inicialmente atribuyó al sodio, pues este mostraba otras dos líneas similares. Meses después Norman Lockyer observó la misma línea pero la atribuyó a un elemento presente en el Sol y desconocido en la Tierra. Este elemento acabaría recibiendo el nombre griego para nuestra estrella, ἥλιος (helios).
Años más tarde fue extraído en la Tierra un compuesto presente en el mineral uraninita, compuesto por óxido de uranio. El uranio al ser radiactivo daba lugar a núcleos más ligeros de otros metales y también a núcleos de helio que formaban impurezas en la uraninita. Al obtener el espectro de estos metales se observó la misma línea espectral y se dedujo que ese material debía ser el helio descubierto en el Sol previamente. Pocas veces la geofísica y la astrofísica, las ciencias físicas de la Tierra y los astros, han estado tan juntas como con el descubrimiento de este elemento.
Referencias:
- Lockyer, J. N. (October 1868). Notice of an observation of the spectrum of a solar prominence. Proceedings of the Royal Society of London. 17, doi:10.1098/rspl.1868.0011
- Ramsay, William (1895). Helium, a Gaseous Constituent of Certain Minerals. Part I. Proceedings of the Royal Society of London. 58, doi:10.1098/rspl.1895.0010
- Cavendish, Henry (12 May 1766). Three Papers, Containing Experiments on Factitious Air, by the Hon. Henry Cavendish, F. R. S. Philosophical Transactions. 56, doi:10.1098/rstl.1766.0019
