Agosto/septiembre de 2014 (volumen 23, número 8)

18 de agosto y 20 de octubre de 1868: Descubrimiento del Helio

Pintura de JanssenLockyer-Norman
Fotos de Wikipedia Commons

Pierre Janssen (arriba) y Joseph Norman Lockyer (abajo), descubridores del helio.

A pesar de ser el segundo elemento más abundante en el universo observable, el helio es relativamente raro en la Tierra, producto de la desintegración radiactiva de elementos como el uranio. De hecho, es tan raro que el helio no se descubrió hasta 1868, gracias a los esfuerzos de dos científicos en particular, uno en Inglaterra y otro en Francia.

En 1859, Gustav Kirchoff se dio cuenta de que era posible deducir la composición química del sol y otras estrellas analizando los espectros de la luz que emiten. Kirchoff utilizó este método para descubrir el cesio y el rubidio. Los astrónomos estaban especialmente interesados en estudiar las prominencias solares: estallidos coloridos parecidos a llamas que ahora se sabe que son nubes calientes de gas denso. La mejor manera de realizar estas observaciones, según los científicos, era durante un eclipse solar.

Nacido en París, Pierre Janssen sufrió un accidente de niño que le dejó permanentemente cojo. Estudió matemáticas y física en la Universidad de París, donde llegó a ser profesor de arquitectura en 1865. Pero sus intereses iban mucho más allá de esa especialidad y participó en numerosas expediciones científicas relacionadas con la astronomía y la geofísica. Por ejemplo, viajó a Perú para estudiar el ecuador magnético, y a Italia y Suiza para estudiar el espectro solar.

En 1868, Janssen viajó a Guntur, India, para observar el eclipse solar. Se centró en las prominencias solares y llegó a la conclusión de que estaban formadas principalmente por gas hidrógeno, calentado a temperaturas extremadamente altas. Pero el 18 de agosto, cuando observó el espectro solar a través de su espectroscopio, se dio cuenta de que la longitud de onda de la línea amarilla que supuestamente indicaba la presencia de sodio no coincidía con la longitud de onda de ese elemento. De hecho, no coincidía con la longitud de onda de ningún elemento conocido hasta la fecha. Pensó que la línea era lo suficientemente brillante como para ser visible incluso sin la ayuda de un eclipse, siempre que se encontrara un medio para filtrar toda la luz visible excepto esa longitud de onda. Así fue como inventó el espectrohelioscopio para analizar mejor el espectro solar.

A unos 8.000 kilómetros de distancia, el 20 de octubre de 1868, el astrónomo inglés Joseph Norman Lockyer también logró observar las prominencias solares a plena luz del día. Su artículo detallando esas observaciones llegó a la Academia de Ciencias francesa el mismo día que el artículo de Janssen, por lo que ambos hombres recibieron el crédito por el descubrimiento del helio.

Al principio fue un honor dudoso: Muchos colegas dudaban de que pudiera tratarse de un nuevo elemento y ridiculizaban sus conclusiones. Otros pensaban que el helio sólo podía existir en el sol. En 1882, el físico italiano Luigi Palmieri estaba analizando la lava del monte Vesubio cuando observó esa misma línea espectral amarilla reveladora en sus datos: el primer indicio de helio en la Tierra. Pasarían otros 12 años antes de que el químico escocés William Ramsey encontrara más pruebas experimentales de este nuevo elemento.

Hijo de un ingeniero civil y sobrino de un conocido geólogo escocés, Ramsey se doctoró en la Universidad de Tubinga, en Alemania, y finalmente se incorporó a la facultad del University College de Londres, publicando varios trabajos sobre los óxidos de nitrógeno. En 1894, inspirado por una conferencia de Lord Rayleigh, Ramsey consiguió aislar un nuevo gas sin reactividad química: el primer gas inerte, al que denominó argón, por la palabra griega que significa «perezoso». Posteriormente, descubrió otros gases inertes: el neón, el criptón y el xenón, y acabó ganando el Premio Nobel de Química de 1904 por sus logros.

En 1895, Ramsey estaba estudiando un trozo de mineral de uranio (cleveíta), que trató con ácidos minerales. Esperaba aislar el argón separando el nitrógeno y el oxígeno de la muestra con ácido sulfúrico. En cambio, observó la presencia de un gas inusual encerrado en la muestra, que aparecía en un espectroscopio como una «gloriosa efusión amarilla», según Lockyer, a quien Ramsey había enviado su muestra para su verificación. Su espectro coincidía con el del nuevo elemento propuesto que se había observado en la cromosfera del sol.

Después de realizar pruebas para asegurarse de que la línea era realmente un nuevo elemento, en lugar de una nueva forma de hidrógeno, el trabajo de Ramsey apareció en las Actas de la Real Sociedad de Londres ese mismo año, y los químicos suecos Per Teodor Cleve y Abraham Langlet aislaron con éxito el gas de la cleveíta. Lockyer bautizó el nuevo elemento como helio, en honor a la palabra griega que designa al sol (helios).

Janssen, por su parte, no permaneció ocioso en los años siguientes a sus observaciones seminales. Viajó por todo el mundo para presenciar más eclipses solares en 1870, 1875, 1883 y 1905. Para el eclipse de 1870 en Argel, escapó de París -entonces sitiada en plena guerra franco-prusiana- en un globo aerostático. También presenció el tránsito de Venus en Japón en 1874, y de nuevo en Argelia en 1882, con el objetivo de capturar en película el momento exacto en que se iniciaba el tránsito. Para ello inventó un instrumento llamado revólver de relojería, capaz de tomar una serie de 48 exposiciones en 72 segundos mediante el proceso fotográfico del daguerrotipo. Las imágenes resultantes fueron lo suficientemente buenas como para animar a otros astrónomos a adoptar su método para futuros tránsitos.

En 1893, construyó un observatorio en el Monte Blanco, determinando acertadamente que se podía obtener una ventaja considerable a mayor altura, donde la atmósfera era más fina. A pesar de tener 69 años, subió al monte y pasó varios días haciendo observaciones. Incluso hizo dos apariciones en las primeras películas de los famosos hermanos Lumière. Janssen murió el 23 de diciembre de 1907, sólo tres años después de que sus más de 6.000 fotografías solares fueran recopiladas y publicadas en el Atlas de Photographies Solaires.

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