Así se descubren los secretos ocultos de fósiles y artefactos históricos, con partículas subatómicas

En la actualidad existe una gran diversidad de métodos de estudio que no alteran las muestras. Una de estas técnicas es la espectroscopia de fluorescencia de rayos X (FRX). una herramienta poderosa en la arqueología y paleontología. Funciona al bombardear los fósiles o artefactos con rayos X de alta energía, lo que hace que los átomos del material emitan fluorescencia. Esta radiación secundaria revela información sobre la composición elemental del objeto, desvelando detalles ocultos, como pigmentos, metales, o incluso la composición mineral de los fósiles, sin dañarlos.

Pero existen otras técnicas, como la espectroscopia de fotoelectrones por rayos X (XPS), la espectroscopía infrarroja, la espectroscopía RAMAN o la difracción de rayos X. Todas estas tienen algo en común: se usan ondas electromagnéticas para el estudio. ¿Podríamos usar partículas? ¡Pues claro que podemos! De hecho, estas técnicas a veces se logran gracias a un haz de partículas aceleradas.

Aceleradores de partículas y arte

Los aceleradores de partículas fueron toda una revolución cuando en el ámbito de la Física se usaron por primera vez para conocer el mundo subatómico. Pero desde que se crearon, sus aplicaciones ha abarcado todo tipo de ámbitos. Dos de ellos son el patrimonio cultural y el estudio de los fósiles.

¿Sabías que en el Louvre hay un acelerador de partículas? Así es y se conoce como AGLAE. Ubicado en el corazón del Louvre, este acelerador permite realizar análisis no destructivos de las obras de arte. Empleando haces de partículas subatómicas, como protones, el AGLAE revela la composición elemental de los materiales sin dañar las piezas. Esta tecnología ha sido fundamental para entender las técnicas de creación y restauración de diversas obras, desde la autenticidad de pigmentos en pinturas hasta la datación de materiales en esculturas y objetos antiguos. Su capacidad para identificar pigmentos, barnices y materiales subyacentes ha sido crucial en la autenticación, conservación y restauración de piezas icónicas de la historia del arte.

Un estudio notable realizado con el acelerador del Louvre se centró en el análisis de «La Gioconda», de Leonardo da Vinci. Utilizando esta tecnología, los investigadores pudieron examinar la famosa pintura para desentrañar detalles sobre la técnica de Da Vinci y la composición de la obra. Se descubrió que la pintura no solo se realizó utilizando varias capas de pigmentos, revelando la maestría técnica del artista, sino que también se identificaron capas de barnices que podrían haber modificado sutilmente la apariencia original de la pintura con el tiempo.

En España tenemos el CNA, Centro Nacional de Aceleradores. Está ubicado en Sevilla y se han analizado desde el Tesoro del Carambolo (joyería de oro tartésica de entre los siglos VIII y VI a.C) hasta obras del Greco. Los aceleradores de partículas se vinculan a una gran variedad de instrumentos para poder usar diferentes técnicas. A lo largo del territorio internacional ya es muy común su uso para el análisis de todo tipo de artefactos históricos.

Cocodrilos bombardeados y un monstruo del carbonífero

ALBA es otro acelerador español. Se trata de un sincrotrón situado en Cerdanyola del Vallès, Barcelona. En ALBA se han examinado fósiles de dientes y huesos de cocodrilo con una antigüedad de 70 millones de años. Los análisis revelaron detalles asombrosos sobre la vida y la adaptación de los cocodrilos en entornos pasados. Además, se compararon muestras fósiles con especies actuales, como el cocodrilo del Nilo, para comprender cómo los cambios ambientales han afectado a estas criaturas a lo largo de millones de años.

Vamos a viajar ahora 300 millones de años atrás. El Tullimonstrum, conocido como el monstruo de Tully, es uno de esos fósiles que desafían toda clasificación. Descubierto en el depósito fósil de Mazon Creek en Illinois, presenta rasgos tan extraños que desconciertan a la comunidad científica. Su aspecto, similar al de una babosa con garras en lugar de boca, y sus ojos en forma de antenas con globos oculares sobresalientes, lo convierten en un enigma. Se debate si era vertebrado o invertebrado, con teorías contradictorias que han avivado el misterio. Aunque se afirmó que era vertebrado, algunas investigaciones desafían esa conclusión.

En un estudio sobre el monstruo de Tully se empleó un acelerador de partículas emplazado en la Universidad de Stanford. Allí se nalizó la composición química de los fósiles. Se descubrió que los ojos del Tullimonstrum tienen similitudes con los de invertebrados en la proporción de zinc y cobre, contradiciendo las teorías previas. Aunque inclina la balanza hacia la clasificación como invertebrado, el misterio persiste, y se necesita más investigación para desentrañar la verdadera identidad de esta extraña criatura.

Partículas aceleradas

Concluyendo, las técnicas de análisis que emplean partículas aceleradas ofrecen una ventana única al mundo de los fósiles y el patrimonio histórico. Estos aceleradores, mediante procesos físicos precisos, suministran partículas cargadas, como protones o electrones, que al impactar contra los materiales del fósil o el artefacto de estudio, desencadenan una cascada de reacciones. En este viaje acelerado, estas partículas chocan con los átomos del material, generando radiaciones y emisiones específicas. La interacción de estas partículas con la estructura atómica de la muestra revela información sobre su composición elemental, sus propiedades químicas y, en ocasiones, hasta la datación precisa del fósil. Es el baile íntimo entre la física de partículas y la materia fosilizada o artística, un ballet de descubrimientos y conocimientos que nos adentra en los secretos más profundos de nuestro pasado.