I. EL HIERRO DE LOS METEORITOS<\/p>\n
Mucho antes de aprender a utilizar los minerales ferrosos terrestres, los antiguos trabajaron el hierro de los meteoritos. Seg\u00fan Mircea Eliade , cuando Hern\u00e1n Cort\u00e9s pregunt\u00f3 a los jefes aztecas de d\u00f3nde obten\u00edan el hierro de sus cuchillos, \u00e9stos le mostraron el cielo. Lo mismo que los mayas en Yucat\u00e1n y los incas en Per\u00fa, los aztecas utilizaron \u00fanicamente el hierro de los meteoritos, que ten\u00eda un valor superior al del oro.* [Nota 1]<\/p>\n
Los meteoritos ten\u00edan una carga m\u00edtica que asombraba a los antiguos. No eran rocas comunes, ven\u00edan del cielo. Con ayuda del fuego, tambi\u00e9n m\u00edtico, los herreros forjaban las rocas mete\u00f3ricas y las convert\u00edan en estatuillas o armas. Esto no se puede hacer con las rocas comunes porque se romper\u00edan con el impacto de los martillos. De hecho, no todos los meteoritos son forjables. Aparte de los meteoritos f\u00e9rricos, que si lo son, en la Tierra han ca\u00eddo muchos de los llamados meteoritos t\u00e9rreos que son como las rocas comunes.<\/p>\n
Los guerreros dotados de armas de origen mete\u00f3rico sent\u00edan el poder de los cielos en las batallas. Probablemente de all\u00ed viene la conexi\u00f3n entre la siderurgia \u0097la industria del hierro\u0097 y lo sideral, que se relaciona con las estrellas. No muy lejos del Valle de M\u00e9xico, cay\u00f3 en las cercan\u00edas de Toluca, hace 60 000 a\u00f1os aproximadamente, una lluvia mete\u00f3rica. Miles de fragmentos, con pesos que oscilaban entre d\u00e9cimas y decenas de kilogramos, cayeron en unas colinas en los alrededores del poblado de Xiquipilco. Se cree que un meteorito de cerca de 60 toneladas se rompi\u00f3 en muchos fragmentos al chocar con la atm\u00f3sfera. No se sabe cu\u00e1ndo se inici\u00f3 el uso del hierro de los meteoritos para la fabricaci\u00f3n de cuchillos y hachas para los nativos mexicanos. Sin embargo, todav\u00eda en 1776 hab\u00eda dos herreros en Xiquipilco dedicados al trabajo del hierro de ese meteorito y lo conformaban para producir herrajes al gusto del cliente.<\/p>\n
En 1984 los astr\u00f3nomos Javier Gonz\u00e1lez y Eduardo Gast\u00e9llum fueron a Xiquipilco en busca de un trozo del meteorito. A pesar de que en el pueblo recibieron varias ofertas de venta de trozos del meteorito a un precio razonable, se pasaron el d\u00eda en las colinas en una b\u00fasqueda que no los llev\u00f3 a nada. Para encontrar ahora un trozo de ese meteorito se requiere mucha suerte. Ya en 1776 se dec\u00eda que era necesario buscarlos al inicio de la temporada de lluvias, inmediatamente despu\u00e9s de una lluvia fuerte. Lavados por la lluvia hac\u00edan un buen contraste con la tierra, cosa que no suced\u00eda cuando estaban cubiertos de polvo con las piedras.<\/p>\n
El trozo de meteorito que Javier y Eduardo compraron al regresar exhaustos al poblado de Xiquipilco tambi\u00e9n parec\u00eda una piedra. S\u00f3lo que se sent\u00eda m\u00e1s pesado que una piedra del mismo tama\u00f1o. En el laboratorio de metalurgia se pudo comprobar que efectivamente se trataba de un meteorito. El an\u00e1lisis qu\u00edmico, amablemente proporcionado por Aceros Solar, revel\u00f3 la presencia de los siguientes elementos: hierro como base; n\u00edquel al 7.75%; algo de cobalto (0.5%) y otras impurezas.<\/p>\n
La base de un an\u00e1lisis metal\u00fargico es la metalograf\u00eda. La metalograf\u00eda es una t\u00e9cnica que permite conocer la estructura microsc\u00f3pica de los metales. Consiste en cortar un trozo de metal (un cent\u00edmetro c\u00fabico es m\u00e1s que suficiente) y pulir a espejo una de sus caras. Esa cara se ataca qu\u00edmicamente con la soluci\u00f3n en alcohol et\u00edlico de \u00e1cido n\u00edtrico conocida como nital.<\/p>\n
La estructura microsc\u00f3pica del meteorito Toluca es como la de muchos metales producidos por el hombre y puede verse en la figura 1. Se parece a una barda de piedra. Las piedras de esa barda son los cristales que se conocen como los granos. Las uniones entre grano y grano, que parecen la mezcla con la que se unen las piedras en la barda, se llaman fronteras de grano. Son del mismo material que los granos, pero algo desordenado. Con ayuda de un detector de rayos X montado en un microscopio electr\u00f3nico se pudo saber que no todos los granos son iguales. Unos tienen m\u00e1s n\u00edquel que otros.<\/p>\n
Figura 1. Metalograf\u00eda de un fragmento de meteorito de Xiquipilco. Tiene una estructura formada por granos de ferrita (a) que llegan a tener mas de 10 mil\u00edmetros de largo por uno o dos de ancho. Entre los granos de ferrita (a), que son la mayor\u00eda, hay unos granos marcados con una g, de otra fase m\u00e1s rica en n\u00edquel que se llama austenita.<\/p>\n
Un grupo de granos, mayoritario, contiene el 7% de n\u00edquel. El otro grupo de granos, intercalados entre los anteriores, contienen el 32% de n\u00edquel y se indican en la figura 1 con la letra g. No hay ning\u00fan grano fuera de las dos categor\u00edas anteriores.<\/p>\n
La termodin\u00e1mica establece que las aleaciones de dos elementos, binarias, pueden tener dos fases en equilibrio. En el caso del meteorito cada uno de los dos grupos de granos constituye una fase. En el estado s\u00f3lido, una fase se caracteriza completamente diciendo cu\u00e1l es su composici\u00f3n qu\u00edmica y cu\u00e1l es el arreglo cristalino de los elementos.<\/p>\n
El grupo de granos mayoritario, que contiene el 7% de n\u00edquel, tiene un arreglo cristalino c\u00fabico centrado en el cuerpo. Esto quiere decir que los \u00e1tomos en cada grano se acomodan en una malla de cubos como se muestra en la figura 2. Los \u00e1tomos de hierro se colocan en las esquinas y en el centro de los cubos. Los \u00e1tomos de n\u00edquel se colocan sustituyendo al hierro de manera que aproximadamente 7 de cada 100 sitios est\u00e1n ocupados por n\u00edquel y el resto por hierro.<\/p>\n
El grupo de granos con 32% de n\u00edquel tiene una red cristalina distinta a la red c\u00fabica centrada en el cuerpo, propia de las aleaciones ricas en hierro y del hierro puro a temperatura ambiente. Este grupo de granos adopta la red cristalina que es propia de las aleaciones ricas en n\u00edquel y del n\u00edquel puro; o del hierro a altas temperaturas. Es la red c\u00fabica centrada en las caras que se describe en la figura 2. Los \u00e1tomos, de n\u00edquel o de hierro, se acomodan en las esquinas de los cubos y en los centros de sus caras. Aproximadamente 31 de cada 100 sitios se ocupan con n\u00edquel y el resto con hierro.<\/p>\n
Toda la informaci\u00f3n acera de las diferentes fases que pueden tener las aleaciones de hierro con n\u00edquel en un intervalo amplio de temperaturas que incluye los estados s\u00f3lido y l\u00edquido se resume en el diagrama de fases que se presenta en la figura 2. En la escala horizontal inferior usualmente se indica el porcentaje en peso del n\u00edquel. En el extremo a la izquierda la aleaci\u00f3n se reduce a hierro puro. Hacia la derecha se incrementa el n\u00edquel hasta que al extremo derecho hay puro n\u00edquel. En la escala vertical se indica la temperatura. Las curvas en el diagrama delimitan los campos donde pueden existir las fases. La fase l\u00edquida est\u00e1 limitada por una curva que en el extremo izquierdo parte de 1 538\u00b0C, que corresponde a la temperatura de fusi\u00f3n del hierro puro, y en el extremo derecho toca en la temperatura de fusi\u00f3n del n\u00edquel que es 1455\u00b0C. Es notorio c\u00f3mo un poco de n\u00edquel aleado al hierro baja su punto de fusi\u00f3n, y lo mismo ocurre cuando un poco de hierro se agrega al n\u00edquel.<\/p>\n
Figura 2. Diagrama de faces en equilibrio de la aleaci\u00f3n hierro-n\u00edquel. En el estado s\u00f3lido las redes cristalinas de las aleaciones hierro-n\u00edquel pueden ser de dos tipos: c\u00fabica centrada en el cuerpo, marcada con una a, y c\u00fabica centrada en las caras (g). En el caso del hierro y el n\u00edquel conviene aclarar que la formaci\u00f3n de estas faces de equilibrio que vienen del estado l\u00edquido requieren de velocidades de enfriamiento muy lentas. De otra manera se formar\u00edan con mucha facilidad otras faces del equilibrio.<\/p>\n
En el estado s\u00f3lido hay tres campos donde existe una sola fase. T\u00edpicamente estas fases se designan con letras griegas. La zona marcada con una a incluye las aleaciones que contienen entre 0 y 7% de n\u00edquel en el intervalo de temperatura entre 0 y 900 grados aproximadamente. En esta regi\u00f3n las aleaciones tienen una red cristalina c\u00fabica centrada en el cuerpo conocida como a. La zona central del diagrama se encuentra cubierta por la fase g; las aleaciones en este campo de composiciones y temperaturas tienen una red cristalina c\u00fabica centrada en las caras.<\/p>\n
La fase d en el extremo superior izquierdo es tambi\u00e9n c\u00fabica centrada en el cuerpo, pero se distingue de la fase a porque el cubo es un poco m\u00e1s grande. El resto del espacio en el diagrama est\u00e1 cubierto por mezclas de dos fases. El espacio entre la fase l\u00edquida y la fase g corresponde a aleaciones donde coexisten la fase l\u00edquida y granos en la fase g. El espacio entre la fase a y g corresponde a aleaciones donde coexisten una mezcla de granos de a y de g, como es el caso del meteorito de Xiquipilco.<\/p>\n
La composici\u00f3n qu\u00edmica de los granos de a y de g se establece en el diagrama de fases y depende de la temperatura. A una temperatura dada se marca una l\u00ednea horizontal. La abscisa donde la horizontal cruza la curva que limita al campo de la fase a marca el porcentaje de n\u00edquel de esta fase. El porcentaje de n\u00edquel en la fase g se obtiene tambi\u00e9n en el cruce de la horizontal con la curva que limita este campo. Por ejemplo, a 700\u0097C existen granos de fase a con 4% de n\u00edquel y g con 10% del mismo elemento. Como en el meteorito de Xiquipilco existen granos a con 7% de n\u00edquel y granos g con 32% puede decirse que corresponden a una temperatura de equilibrio de aproximadamente 500\u00b0C. Esto quiere decir que durante mucho tiempo el meteorito se mantuvo a 500\u00b0C. \u00bfEn d\u00f3nde? No pudo ser en la Tierra, porque sobre su superficie la temperatura ha sido inferior a 500\u00b0C durante la estancia terrestre del meteorito, que se estima en 60 000 a\u00f1os. No pudo ser durante la entrada a la atm\u00f3sfera de la Tierra porque la ca\u00edda ocurre en algunos segundos y no hay tiempo suficiente para producir una transformaci\u00f3n sensible en el interior del meteorito. Tampoco pudo ser durante su viaje en el espacio exterior porque la temperatura interplanetaria es muy baja, algo as\u00ed como -270\u00b0C , muy cerca del cero absoluto.<\/p>\n
La clave podr\u00eda estar en los granos. Usualmente el tama\u00f1o de los granos en las aleaciones es de unas cuantas micras (mil\u00e9simas de mil\u00edmetro). En cambio, los granos de este meteorito, como puede estimarse en la figura 1, llegan a medir varios mil\u00edmetros.<\/p>\n
Con un enfoque experimental se pueden conseguir hierro y n\u00edquel puros; fundir el hierro en el crisol; agregar el 7.75% de n\u00edquel; agitar el l\u00edquido para que se convierta en una mezcla homog\u00e9nea; enfriar muy lentamente y depositar la aleaci\u00f3n l\u00edquida en un molde que se mantenga en un horno a 500\u00b0C durante alg\u00fan tiempo, una semana por ejemplo. El enfriamiento desde el estado l\u00edquido hasta los 500\u00b0C debe ser muy lento para evitar la formaci\u00f3n de fases fuera de equilibrio. Por eso a Goldstein le tom\u00f3 mucho tiempo elaborar el diagrama de fases de la figura 2, que termin\u00f3 en 1965.<\/p>\n
Con el procedimiento anterior efectivamente se obtiene una aleaci\u00f3n con una composici\u00f3n igual a la del meteorito (en un primer an\u00e1lisis se puede suponer que el cobalto no cambiar\u00eda mucho las conclusiones). Los granos de las fases a y g tendr\u00edan tambi\u00e9n las mismas composiciones. Lo \u00fanico diferente es que los granos, especialmente los de la fase g, ser\u00edan mucho m\u00e1s chicos. En el meteorito los granos de la fase g llegan a rebasar un mil\u00edmetro y los de a son de m\u00e1s de 2 mil\u00edmetros de ancho y llegan a medir 10 mil\u00edmetros de largo, ambos distinguibles a simple vista.<\/p>\n
Se sabe que si la aleaci\u00f3n de laboratorio se mete de nuevo al horno a 500\u00b0\u00baC, los granos efectivamente crecer\u00e1n; pero aunque se dejen semanas o a\u00f1os nunca alcanzar\u00e1n un tama\u00f1o comparable a los del meteorito. Un c\u00e1lculo metal\u00fargico, que no vale la pena reproducir aqu\u00ed, permite estimar que se requieren cientos de millones de a\u00f1os a 500\u00b0C para lograr los tama\u00f1os de grano que tiene el meteorito de Xiquipilco.<\/p>\n
Se ha calculado que el Sistema Solar tiene una edad de siete mil millones de a\u00f1os aproximadamente. Entre Marte y J\u00fapiter existe la zona de los asteroides. Se cree que muchos de los meteoritos que llegan a la Tierra vienen de esa zona. El origen de los asteroides se desconoce pero se supone que son restos de un planeta desintegrado.<\/p>\n
El meteorito de Xiquipilco pudo haberse formado en el interior de ese planeta: Si ese planeta, como la Tierra, ten\u00eda un n\u00facleo met\u00e1lico l\u00edquido, es posible concebir que a cierta profundidad la temperatura fuera de 500\u00b0C. En la Tierra no habr\u00eda que ir muy adentro. A 30 km de profundidad se alcanza esta temperatura. As\u00ed, el meteorito pudo haber sido parte de ese supuesto planeta durante cientos de millones de a\u00f1os. Posiblemente despu\u00e9s se rompi\u00f3 en pedazos enfri\u00e1ndose r\u00e1pidamente en el espacio interplanetario (de -270\u00b0C) y mucho tiempo despu\u00e9s cay\u00f3 sobre nuestro planeta.<\/p>\n
Por supuesto que esta posible explicaci\u00f3n no excluye a muchas otras, porque en este terreno el campo para la especulaci\u00f3n es vast\u00edsimo.<\/p>\n
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