El Último Aliento De César. La Épica Historia Del Aire Que Nos Rodea — Sam Kean / Caesar’s Last Breath: Decoding the Secrets of the Air Around Us by Sam Kean

El aire puro no tiene color ni (idealmente) olor, y por sí solo parece que no sea nada. Pero eso no significa que sea mudo, que carezca de voz.
El último aliento de César no defrauda. Kean usa la noción de que las moléculas de la última exhalación que tomó Julio César mientras Bruto conducía el cuchillo final hacia él están en cada aliento que tú, yo y todos los demás tomamos en cada momento de nuestras vidas. Las moléculas son tan pequeñas y se difunden completamente en la atmósfera con relativa rapidez.
Este libro trata sobre la atmósfera y sus partes constituyentes. Al igual que en su otro libro, leí “La cuchara menguante”, Kean sigue el camino del descubrimiento científico que permitió a los humanos descubrir que el aire es mucho más que el aire, ya que siglos de trabajo sacaron a relucir sus partes constitutivas y permitieron comprender el Leyes de la física aplicadas a elementos en su estado gaseoso.
El autor analiza la formación de las diversas atmósferas que la Tierra ha disfrutado durante nuestros cuatro mil millones de años de historia. Las personalidades científicas abundan y Kean hace un buen trabajo en la animación de la ciencia con algunas de las extravagantes vidas que rodearon el proceso de comprensión del gas. Desde el descubrimiento del oxígeno hasta una explicación maravillosamente fácil de comprender cómo funciona la refrigeración mediante la extracción y expansión de los gases a medida que se condensan y se convierten en parte del ciclo de enfriamiento, este libro fascinará. Cualquier persona que se divierta con las nociones francesas de superioridad cultural se alegrará de saber que el acto principal en el Moulin Rouge hace cien años era un hombre que podía “tragar aire” y escupirlo a través de su orificio inferior, incluso aproximándose al canto de Canciones (C’est la vie!).

Kean comienza con una química muy básica principalmente sobre los gases. Pasa rápidamente de lo básico a historias generales y específicas muy interesantes sobre gases. En el proceso de formación, la Tierra tenía varias atmósferas diferentes. Se explica la composición probable, cómo se formaron, cómo se reemplazaron y cómo actualmente tenemos una atmósfera, principalmente nitrógeno y oxígeno. Se las arregla para incluir las historias personales de científicos muy intrigantes que hacen descubrimientos importantes. Kean hace que el aprendizaje de la ciencia sea interesante y divertido.
Los volcanes han desempeñado el papel principal en el suministro de gases a la atmósfera. Para captar su atención, cuenta la historia de varias personas que fueron afectadas o muertas por la erupción del Monte St. Helen en 1980. Parte del motivo del caos inesperado fue que los gases más recalentados salieron del lado del volcán en lugar de explotando hacia arriba. Estos gases son muy calientes y venenosos, hicieron mucho más daño porque estaban cerca del suelo. Recuerdo estar cerca de Mount Saint Helens una semana después de la erupción para recoger un aserradero portátil y preguntarle a un funcionario de la compañía dónde estaba ubicado Mount Saint Helens. Señaló un espacio vacío sobre un gran almacén y dijo que solía estar allí.
Otro ejemplo fue en el oeste de Camerún en el lago Nyos, que parece acumular y almacenar altas concentraciones de dióxido de carbono en el fondo del lago. En agosto de 1986 se estima que 500,000,000 libras de dióxido de carbono escaparon. Envió una fuente de gas y agua a 250 pies en el aire durante 20 segundos completos. Desafortunadamente, el dióxido de carbono es más pesado que el aire y una concentración muy alta del gas permaneció en el área por un tiempo. Las personas y los animales no pueden obtener un oxígeno del dióxido de carbono, por lo que los ahoga. Todavía hay alguna duda sobre qué desencadena esta expulsión de dióxido de carbono.
El nitrógeno es esencial para la vida animal y vegetal. Es una molécula muy estable con tres enlaces que mantienen unidos dos átomos de nitrógeno. Constituye alrededor del 78% de la atmósfera, pero es difícil de romper y metabolizar. Los agricultores hace mucho tiempo se dieron cuenta de que el estiércol y la orina podían mezclarse con sus tierras de cultivo para aumentar considerablemente la productividad de las tierras.
Dos químicos alemanes sabían que se necesitaba un fertilizante nitrogenado hecho por el hombre. Fritz Haber fue el primero en experimentar con éxito con diferentes combinaciones de temperatura, presión y catalizadores. El catalizador que encontró fue el osmio que generalmente cuesta más por onza que el oro, por lo que no era práctico para el uso a gran escala. Carl Bosch experimentó con más de 20,000 combinaciones diferentes de los elementos para encontrar un catalizador efectivo compuesto de óxido de aluminio, calcio y hierro. También utilizó nitrógeno puro de los dispositivos de refrigeración de la empresa Guinness Brewing para aumentar el rendimiento. Estos dispositivos apoyaron una gran cantidad de investigación de gases, al licuar el aire y luego permitir que el nitrógeno puro se evapore a 77 K y los otros gases a otras temperaturas. Estos y otros cambios se convirtieron en un proceso para producir fertilizantes y todavía se utilizan en todo el mundo. Es responsable de alimentar a una gran parte de la población mundial. Desafortunadamente, Haber convirtió su talento en desarrollar gases de guerra venenosos.
El oxígeno fue descubierto por Joseph Priestly al descomponer el óxido de mercurio, un sólido rojizo que se descompone en mercurio líquido y gas oxígeno y aísla a ambos. En Francia, Lavoisier realizó un experimento similar pero no realizó pruebas de oxígeno. Priestly no hizo mucho con el conocimiento, pero Lavoisier demostró que era oxígeno y usó medidas cuidadosas para formular la Ley de Conservación de la Masa. También generalizó los hallazgos a todo lo que nos rodea, está compuesto por elementos, solo un tipo de átomo, o Compuestos: pueden componerse de dos o más elementos combinados. Ambos hombres fueron tenidos en baja estima por los revolucionarios en sus respectivos países. Priestly tenía el sentido común de escapar a América, mientras que Lavoisier se quedó en Francia y fue víctima de la revolución francesa.
Humphry Davy se presenta como un brillante experimentalista que comenzó a trabajar con gases para ayudar a resolver problemas médicos. Disfrutó especialmente trabajando con gas de risa, óxido nitroso e inhaló un poco para ver sus efectos. Notó que parecía disipar efectivamente el dolor de sus heridas y dar lugar a un estado mental alegre. El instituto en el que trabajaba pronto estaba riendo fiestas de gas la mayoría de las noches. Disfrutó especialmente trabajando con poetas que fueron capaces de describir sus experiencias completamente. No encontró curas permanentes para problemas médicos solo con gases. Davy pasó a usar la electricidad para descubrir seis nuevos elementos. Sorprendentemente, notó que su propio dolor y el dolor de los demás cesaron bajo la influencia del gas de la risa e incluso escribió en uno de sus cuadernos que se podía usar con gran ventaja en operaciones médicas, ¡pero nunca persiguió la idea!
Quedó en manos de William Morton, básicamente un hombre de confianza, para ver el valor de un anestésico y se sintió atraído por otro químico popular que se utiliza para obtener alto contenido de éter. Se dio cuenta de la necesidad de un dispositivo para administrar el éter de manera segura, ayudó a inventarlo y habló con un médico destacado, el Dr. John Warren, sobre el uso del dispositivo con el éter. La demostración fue tardía pero exitosa con Warren reconociendo la importancia de las técnicas.
Otto Gerricke era un científico de caballeros y estaba fascinado con los efectos de retirar la mayor parte del aire de los contenedores cerrados. Hizo dos esferas de cobre que encajaban bien y tenían una manija en cada una y una válvula para permitir que el aire fuera aspirado. Él inventó una bomba para sacar el aire, luego los equipos de caballos fueron atados a la esfera y no pudieron separarlos. Kean a veces habla de treinta caballos, pero no dice cuántos se utilizaron realmente. Los caballos no podían separar la esfera, pero cuando la atmósfera estaba permitida, la esfera se abrió sola. Esto mostró la potencia potencial de los gases. Kean sugiere que habría habido aproximadamente 5,600 libras de fuerza en la esfera, lo que hace que sea difícil creer que grandes equipos de caballos no puedan separarlo. La demo entusiasmó a la gente con lo que se podía hacer con gases como el vapor.
Newcomen construyó bombas de agua a vapor para ayudar a evitar que las minas se inunden. James Watt jugó con un modelo de Newcomen para ver si podía mejorar la eficiencia. Logró aumentar la eficiencia del 20% al 8%. Esto disminuyó enormemente el costo de funcionamiento de cualquier tipo de maquinaria. Para explicar los posibles ahorros, Watt comenzó a calificar sus motores de vapor por la cantidad de caballos que un propietario de una fábrica podría reemplazar con un motor de vapor. Los propietarios ya sabían cuántos caballos tenían y su costo, por lo que los ahorros potenciales se hicieron fáciles de calcular y muy interesantes.
Gay-Lussac, un químico, era un osado experimentalista que montaba un globo aerostático a más de 5 millas de altura para obtener muestras de aire. Contribuyó a descubrir una serie de leyes de gas. En particular, la ley del gas ideal, PV = nRT, mostró que, para algunas cifras significativas, ¡la mayoría de los gases se comportan igual físicamente a pesar de sus enormes diferencias químicas!
Lord Rayleigh, un físico, descubrió una discrepancia en la densidad del nitrógeno después de hacer nitrógeno por varios métodos diferentes. Él y William Ramsay, un químico, trabajaron para descubrir por qué usando una gran paciencia y perseverancia. Llegaron a la conclusión de que era un nuevo elemento -argón. Esto presentaba problemas importantes ya que no había lugar para ponerlo en la tabla periódica de los elementos altamente respetada. Ramsay resolvió esto aislando la parte no reactiva de la atmósfera, enfriándola, nuevamente usando el equipo de elaboración de cerveza Guinness, a casi cero absoluto, luego calentándola lentamente y capturando tres nuevos gases, para un total de cuatro nuevos elementos. Esto proporcionó una nueva columna para la tabla periódica llamada gases nobles, ya que son difíciles de reaccionar con otros elementos. Rayleigh también explicó por qué el cielo es azul: las moléculas en el aire dispersan la luz azul más que la mayoría de los otros colores y nuestros ojos son bastante sensibles a la luz azul, más de lo que es emitido por el sol que por el púrpura, por ejemplo.
Otra área de interés fue y está controlando el clima, especialmente la lluvia. Irving Langmuir, ganador del Premio Nobel de química, realizó un exitoso experimento sembrando nubes con yoduro de plata que causó la lluvia. También estaba fascinado con el sobreenfriamiento del agua en las nubes, donde permanece un líquido a temperaturas muy por debajo del punto de congelación normal de 32 ° F. Encontró que agregar pequeñas partículas de la mayoría de las sustancias, pero especialmente el hielo, hace que el agua subenfriada forme lluvia. El trabajo continúa.
Edward Lorenz, un meteorólogo del MIT, trabajó con simulaciones por computadora del clima. Encontró que incluso cambios muy pequeños en las condiciones climáticas predecían grandes cambios climáticos en el futuro. Tenía una sólida formación matemática y estaba formulando las bases de la teoría del caos que acababa de preguntar: “¿El aleteo de las alas de una mariposa en Brasil provoca un tornado en Texas?” Aquí y en la mecánica cuántica esto implica que en ciertas áreas es imposible Predecir el futuro de un sistema físico.
Kean también habla sobre el cambio climático, y para su crédito muestra que el vapor de agua tiene el mayor efecto en el calentamiento del invernadero. Sin el calentamiento del invernadero, la temperatura promedio de la Tierra sería de 0˚F, el vapor de agua aumenta la temperatura de la Tierra en 40˚. El dióxido de carbono y todos los demás gases de efecto invernadero agregan 20˚ adicionales. La cantidad de vapor de agua varía constantemente mientras que los otros gases de efecto invernadero aumentan continuamente. El efecto climático del agua es complicado, ya que cambia entre el hielo sólido, el agua líquida y el vapor de agua, los tres estados. Como hielo y nieve, refleja el calor y enfría la Tierra, como líquido puede reflejar algo de calor en forma de nubes (dependiendo de la altitud de las nubes), ya que el vapor de agua es un potente agente de calentamiento. A medida que aumenta la temperatura promedio, tendemos a obtener más vapor de agua y aún más calentamiento, los otros gases de efecto invernadero están aumentando el efecto del agua.

Algunos geólogos defienden una emisión rápida de los gases desde el suelo, lo que se conoce como Big Burp (Gran Eructo). Para decepción de todas las mentes pueriles, lo más probable es que no hubiera tal; lo más probable es que la Tierra primigenia fuera acaparando gases y dejándolos escapar lentamente. Tampoco es que una liberación gradual fuera a hacer el lugar más acogedor. El vapor aún nos habría escaldado la piel, los gases de azufre nos habrían lacerado la nariz, los ácidos y el amoniaco nos habrían destrozado los pulmones. Además, las presiones de entonces tampoco nos habrían agradado. El magma era mucho más burbujeante que hoy a causa de su mayor concentración de gases, de los que cada día liberaban miles de millones de toneladas. La presión del aire resultante, hasta cien veces superior a la actual, nos habría aplastado el cráneo y habría convertido nuestro cuerpo en una versión mucho más esférica de nosotros mismos.
18 mayo 1980 Erupción Monte Santa Elena. Curiosamente, cuanto más cerca de la montaña, más difícil era oír la explosión. La gruesa capa de arena y tierra absorbió buena parte del ruido cerca del volcán. Además, el sonido tiende a subir con el aire caliente cercano al suelo, de modo que pasó por encima de las cabezas de la mayoría de los que se encontraban cerca. (Más adelante comentaremos más este fenómeno.) Por supuesto, la falta de ruido no quiere decir que todo fuese apacible dentro de la zona de la explosión. En un radio de 25 kilómetros, todos los árboles quedaron tumbados, como si alguien hubiera cogido un peine gigante y lo hubiera pasado por el pelo del monte Santa Helena. Camiones madereros de varias toneladas de peso quedaron tumbados de lado como si fueran de juguete. La gente fue bombardeada con cascotes ardientes y quedaron con el pelo quemado.
En los siete kilómetros más cercanos, los rescatadores ni se molestaron en buscar cuerpos. El hedor de azufre debía ser abrumador, un retorno a la Tierra primigenia. Y como esta, el paisaje estaba desprovisto de rasgos. Cuando Jimmy Carter sobrevoló la zona unos días más tarde, quedó asombrado: «A su lado, la superficie de la luna parece un campo de golf». El único punto de referencia era el nuevo lago Spirit. Como todo lo demás, el original había quedado sepultado bajo docenas de metros de ceniza ardiente. Pero el agua consiguió colarse por entre los cascotes y formar un nuevo lago unos sesenta metros más elevado. Mientras que el original había sido fresco, transparente y atractivo, con una visibilidad de nueve metros, el lago Spirit II parecía un albañal de humeantes aguas negras con una visibilidad de centímetros.
Harry Truman. Baste decir que nunca sabremos lo que pasó, más allá del hecho obvio de que murió. Pero podemos reconstruir sus últimos momentos basándonos en las víctimas de otros volcanes y en las leyes de la química.
Para empezar, su ropa debió saltar en llamas como papel de fumar, sus vaqueros, su jersey, sus calcetines, incinerados al instante. El esmalte de sus dientes debió agrietarse y sus pulmones, otrora húmedos, quedaron carbonizados. Sin embargo, no debió sufrir.
Los pocos estudios que existen sobre la vaporización de los cuerpos dividen el proceso en tres estadios: vaporización del agua, vaporización de las vísceras y vaporización de los huesos. La vaporización del agua se produce en dos pasos. Primero la temperatura del cuerpo tiene que subir de la normal (37 ºC) a la de ebullición (100 ºC). El contenido de agua en el cuerpo humano cambia a medida que envejecemos, bajando del 75 por ciento en los blandos recién nacidos a menos del 60 por ciento en los ancianos (casi literalmente) encallecidos. Por su edad y peso, Truman debía llevar unos 45 kilos de agua. Como el agua absorbe el calor bastante bien, para calentar esa cantidad hasta los 100 ºC hace falta mucha energía, alrededor de 2.900 calorías. (En comparación, hacen falta 305 calorías para calentar 45 kilogramos de hierro hasta la misma temperatura; para el oro, solo 88.) Y de momento no tenemos más que agua caliente.
Los últimos momentos de la vida de Harry Truman debieron ser así. Tan cerca de la explosión, no debió oír nada, pero el suelo debió temblar bajo sus pies y hacerlo caer. Si miró hacia arriba, debió ver algo sublime, en el antiguo sentido de excelso y sobrecogedor. La ladera de la montaña que había admirado durante toda su vida debió colapsarse como un suflé para luego explotar, dejando salir de golpe todos los gases de su interior. Dada la velocidad de la negra nube que emergió (hasta 550 kilómetros por hora), Truman tal vez la vio reseguir la ladera durante un minuto, una columna de humo de cien pisos de altura y dieciséis kilómetros de anchura. Su intenso calor debió vaporizar toda la nieve a su paso y abrasar todos aquellos abetos de 70 metros de altura como pedazos de plástico en una hoguera.

Durante varios cientos de millones de años después de su nacimiento, la Tierra fue bastante inhóspita. Aun cuando uno pudiese encontrar un lugar donde estar sin quemarse las plantas de los pies, no habría podido respirar por culpa de los gases que los volcanes no dejaban de bombear. Lo sorprendente del caso es que, por perniciosos que fuesen a corto plazo, a la larga los volcanes redimieron nuestro aire bombeando gases ricos en nitrógeno.
Tres elementos (oxígeno, hidrógeno y carbono) constituyen el 93 por ciento del peso del cuerpo de los seres humanos, y el porcentaje es parecido en otras formas de vida. Las células también requieren docenas de otros elementos para funcionar, incluidas rarezas como el molibdeno. Salvo que algo vaya realmente mal, los animales y las plantas pueden tomar estos elementos de su entorno sin mayor dificultad.
La gran excepción es el nitrógeno. Es el cuarto elemento más abundante en nuestro cuerpo, hasta un 3 por ciento de nuestro peso. Y es, con mucho, el elemento más común en el aire, cuatro de cada cinco de las moléculas que respiramos día tras día. Así que obtenerlo para nuestras células debe fácil, ¿verdad? Pues no.

La doble muerte de Daghlian y, especialmente, Slotin («el más experto ensamblador de bombas del mundo», como gustaba de alardear) sacudió el mundo de la física nuclear y abrió una brecha en esa comunidad. Algunos físicos ya se sentían culpables por lo que habían provocado con la bomba atómica, y ahora que morían algunos de sus colegas su remordimiento se endureció hasta convertirse en franca oposición a las armas nucleares. Otros científicos, sin embargo, no pensaban igual. La inminente guerra fría les parecía de una magnitud muchísimo mayor que la vida de cualquier hombre. Era la propia civilización lo que estaba en juego, de modo que en la muerte de un compañero no veían otra cosa que un valiente sacrificio. Estos halcones no tardarían en incluir en sus filas al hombre que miraba por encima de los hombros de Slotin el día del accidente, Alvin Graves.
Después de que matase a Slotin y a Daghlian, los científicos dejaron de llamar Rufus a aquella esfera maldita de plutonio y comenzaron a llamarla «núcleo del demonio». Hoy nos parece desconsiderado, si no demencial, seguir usando el mismo demonio en más experimentos, pero el plutonio era entonces la sustancia más valiosa de la Tierra, y los militares no estaban dispuestos a desperdiciar millones de dólares, de modo que poco después de la muerte de Slotin, el núcleo del demonio se llevó en avión al Pacífico Sur y acabó en el interior de una de las bombas de la Operación Encrucijada.

Por increíble que parezca, la intención original de los militares de Estados Unidos era vaporizar unas cuantas de las islas Galápagos con las bombas de la Operación Encrucijada, pero finalmente se decidieron por Bikini pese al espacio limitado, el frágil ecosistema y (mal augurio) sus impredecibles vientos.

Las nubes de lluvia radiactiva estaban formadas por varios tipos de partículas. Las propias nubes a veces tenían en un principio una tonalidad rojiza a causa de los gases de óxido de nitrógeno que se forman con el calor de la explosión nuclear. Pero los materiales realmente peligrosos eran invisibles: átomos radiactivos solitarios y esquivos que se formaban cuando el plutonio se escindía en fragmentos, cualquier cosa entre el antimonio-125 y el circonio-97. La fisión del plutonio también liberaba neutrones que se adherían a toda prisa a moléculas por lo demás inocuas, como N2, tornándolas radiactivas. Estas especies radiactivas migraban entonces miles de kilómetros arrastradas por corrientes de aire a gran altitud, y acababan depositándose por su propio peso o eran atrapadas por tormentas que convertían en puntos calientes de radiactividad a las ciudades que menos lo sospechaban, como Albany, en el estado de Nueva York, o Minot, en Dakota del Norte.
Fue la lluvia radiactiva, más que ningún otro peligro, la que sacudió a la gente y la despojó de su complacencia acerca de las armas nucleares. A principios de la década de 1960, los átomos radiactivos (de los ensayos nucleares de la Unión Soviética y de Estados Unidos) habían contaminado hasta el último centímetro cuadrado de la Tierra; hasta los pingüinos de la Antártida habían estado expuestos a ellos. La gente se mostró especialmente atemorizada cuando descubrió que la lluvia radiactiva afectaba sobre todo a los niños. Un producto de la fisión, el estroncio-90, tendía a depositarse en los estados cerealistas del Medio Oeste, donde las plantas lo absorbían a través de las raíces, e iniciaba su viaje por la red trófica cuando las vacas comían hierba contaminada. Como el estroncio se sitúa debajo del calcio en la tabla periódica, se comporta de manera parecida en las reacciones químicas, lo que significa que el estroncio-90 acababa concentrándose en la leche, un producto rico en calcio, y aún más en los huesos y dientes de los niños que la bebían.
La verdad sobre el tiempo que hacía en Bikini aquella mañana sigue sin conocerse aún hoy. Algunos insisten en que un fanático Graves ordenó que se realizara la prueba pese a saber que el viento depositaría la lluvia radiactiva en las islas cercanas. Otros sostienen que los meteorólogos militares fallaron la previsión, y aun otros que la combinación de una bomba más potente de lo esperado y unos vientos turbulentos hacían prácticamente imposible cualquier previsión. O quizá una combinación de los tres. No obstante, sospecho que la tercera explicación es la que más se acerca a la verdad. El conocimiento sobre el comportamiento de los frentes atmosféricos era bastante limitado en la década de 1950 y contribuyó a la inicial despreocupación sobre la lluvia radiactiva.

¿Fue la nevera de Einstein-Szilard una pérdida de tiempo y talento de estos dos hombres? No del todo. Einstein encontró en el trabajo una refrescante distracción de su fútil búsqueda de una Teoría de Todo. Con dos familias que sostener y una economía alemana que se desplomaba, a Einstein también le vinieron muy bien aquellos ingresos adicionales.
Szilard había establecido el principio en el que se basaría la primera reacción nuclear en cadena. Y a diferencia de sus ingeniosos refrigeradores, esta invención se hizo tremendamente popular en las turbulentas décadas que siguieron, unas décadas que harían añicos no solo la fe de la gente en una ciencia benevolente, sino también la fe de los científicos en un universo ordenado, exacto y predecible.

Con independencia del lugar que acabe ocupando en la historia, la teoría del caos puso de manifiesto la futilidad de intentar predecir el tiempo de un modo ni siquiera remotamente preciso. Pero tampoco hay que subestimar a los meteorólogos. Los fantásticos nuevos satélites y supercomputadoras pueden (por lo general) acertar con la previsión del tiempo con unos pocos días de antelación, un periodo de tiempo crucial no solo para planificar un pícnic sino para advertirnos de la llegada de tormentas mortíferas. (Es gracias a los meteorólogos que actualmente la probabilidad de morir a causa de un huracán es un 1 por ciento de lo que era en 1900.) Pero las previsiones a una semana vista ya son más dudosas, y las previsiones al estilo de Poor Richard’s, que pretenden prever el tiempo con meses de antelación, son poco mejores que las que pueda ofrecernos un adivino. Podemos predecir eclipses con décadas de antelación, pero cuando se trata del tiempo atmosférico, sencillamente hay demasiadas bolsas de aire colisionando con demasiados obstáculos en la superficie de la Tierra como para poder seguirlos a todos. Dicho de otro modo, hay demasiadas mariposas aleteando y desencadenando tornados.
Lorenz no fue, desde luego, la primera persona que comprendió lo complicado que es el tiempo atmosférico; Lewis Fry Richardson ya se lo podía haber dicho. Pero Lorenz logró que nos enfrentásemos al hecho de que tal vez nunca podamos levantarnos el velo de la ignorancia, que por mucho que miremos al ojo de un huracán, quizá nunca lleguemos a entender su alma. A largo plazo, eso podría ser incluso más difícil de aceptar que nuestra incapacidad para domar las tormentas. Hace tres siglos nos pusimos el nombre de Homo sapiens, el mono sabio. Nos regocijamos en nuestra capacidad de pensar, de conocer, y el tiempo atmosférico parecía estar a nuestro alcance; al fin y al cabo, no es más que bolsas de aire frío y caliente. Pero haríamos bien en recordar la etimología: gas viene de caos, y en la mitología clásica, el caos era algo que ni siquiera los inmortales podían domeñar.

Todavía no hemos detectado ningún signo de vida, que sería como detectar células individuales, o incluso moléculas, en esa pulga, pero en la mayoría de los casos los científicos pueden determinar el tamaño, masa y distancia de órbita del planeta, lo cual ya es un paso importante.
La vida alienígena también parece más plausible en la actualidad porque sabemos que varias de las piezas fundamentales para construir la vida (agua, metano, amoniaco, gases de carbono) son comunes en el espacio. Los astrónomos han detectado también en el espacio bases de ADN y aminoácidos simples. Además, e igualmente importante, ahora sabemos que en la propia Tierra la vida puede prosperar en lugares bastante duros, como los respiraderos volcánicos submarinos, el mar Muerto o a 800 metros bajo el hielo de la Antártida. La bacteria Deinococcus radiodurans puede incluso sobrevivir en los residuos nucleares, sometida a niveles de radiación tres mil veces superiores a los que matarían a un ser humano.
No obstante, toda la cháchara sobre la vida en planetas distantes no pasará de ser especulación (somos como los escolásticos medievales discutiendo sobre los ángeles) mientras no consigamos algún indicio sólido. Y los mejores indicios, dejando de lado la posibilidad de aterrizar en alguno de los exoplanetas, provendrán del estudio de los gases de sus atmósferas.
Viajar hasta otro planeta hará que, inevitablemente, de alguna humilde manera, esas historias sigan viviendo un poco más. El polvo al polvo, los gases a los gases.

Pure air has no color or (ideally) odor, and by itself it seems that it is nothing. But that does not mean that it is dumb, that it lacks a voice.
Caesar’s Last Breath does not disappoint. Kean uses the notion that molecules of the last exhale Julius Caesar took as Brutus was driving the final knife into him is in every breath you and I and everyone else takes every moment of our lives. Molecules are that small and diffuse thoroughly into the atmosphere relatively rapidly.
This book is about the atmosphere and its constituent parts. As in his other book I’ve read, “The Disappearing Spoon,” Kean follows the path of scientific discovery that allowed humans to discover that air is much more than just air as centuries of work teased out its constituent parts and allowed understanding of the laws of physics as applied to elements in their gaseous state.
The author breaks down the formation of the several atmospheres earth has enjoyed over our four billion year history. Scientific personalities abound and Kean does a good job at livening science with some of the quirky lives that surrounded the process of understanding gas. From the discovery of oxygen to a wonderfully easy to grasp explanation of how refrigeration works by the withdrawal and expansion of gasses as they condense and become part of the cooling cycle, this book will fascinate. Anyone amused by French notions of cultural superiority will be pleased to learn that the top act at the Moulin Rouge a hundred years ago was a man who could “swallow-air” and belch it back out through his lower orifice – even approximating the singing of songs (C’est la vie!).

Kean starts with some very basic chemistry mostly about gases. He quickly moves from the basics to very interesting general and specific stories involving gases. In the process of being formed the earth had a number of different atmospheres. The likely composition, how they were formed, how they were replaced, and how we currently have an atmosphere mostly nitrogen and oxygen is explained. He manages to include the personal stories of very intriguing scientists making important discoveries. Kean makes the learning of science interesting and fun.
Volcanoes have played the major part in supplying gases to the atmosphere. To catch your attention he tells the tale of several people who were affected or killed by the eruption of Mount St. Helen’s in 1980. Part of the reason for the unexpected chaos was that much more superheated gases came out of side of the volcano rather than exploding straight up. These gases we’re very hot and poisonous, they did much more damage since they were close to the ground. I can remember being in the vicinity of Mount Saint Helens about a week after the eruption to pick up a portable lumber mill and asking a company official where Mount Saint Helens was located. He pointed to an empty space above a large warehouse and said it used to be there!
Another example was in western Cameroon at Lake Nyos that seems to collect and store high concentration’s of carbon dioxide at the bottom of Lake. In August 1986 it is estimated that 500,000,000 pounds carbon dioxide escaped. It sent a fountain of gas and water 250 feet into the air for a full 20 seconds. Unfortunately carbon dioxide is heavier than air and a very high concentration of the gas stayed in the area for a time. People and animals can’t get a oxygen out of the carbon dioxide so it suffocates them. There is still some question of what sets off this ejection of carbon dioxide.
Nitrogen is essential for both animal and plant life. It is a very stable molecule with three bonds holding two atoms of nitrogen together. It makes up about 78% of the atmosphere, but it is hard to break apart and metabolize. Farmers long ago realized that manure and urine could be mixed with their farmland to greatly increase the lands productivity.
Two German chemists knew there was a need for a man-made nitrogen fertilizer. Fritz Haber was the first to experiment successfully with different combinations of temperature, pressure, and catalysts. The catalyst he found was osmium that generally cost more per ounce than gold so it was not practical for large-scale use. Carl Bosch experimented with more than 20,000 different combinations of the elements to find an effective catalyst made up of aluminum oxide, calcium and iron. He also used pure nitrogen from the Guinness Brewing company’s refrigeration devices to increase the yield. These devices supported a great deal of gas research, by liquefying air then allow pure nitrogen to boil off at 77 K and other gases to boil off at other temperatures. These and other changes developed into a process to make fertilizer and is still used around the world. It is responsible for feeding a large part of the worlds population. Unfortunately Haber turned his talents to developing poisonous war gases.
Oxygen was discovered by Joseph Priestly by decomposing mercury oxide-a reddish solid that breaks down to liquid mercury and oxygen gas and isolated both. In France, Lavoisier performed a similar experiment but failed to test for oxygen. Priestly didn’t do much with the knowledge, but Lavoisier proved it was oxygen and used careful measurement to formulate the Law of Conservation of Mass. He also generalized the findings to everything around us is made up elements, just one type of atom, or compounds –may up of two or more elements combined. Both men were held in low esteem by revolutionaries in their respective countries. Priestly had the common sense to escape to America, while Lavoisier stayed in France and became a victim of the French revolution.
Humphry Davy is introduced as a brilliant experimentalist who began work on gases to help solve medical problems. He particularly enjoyed working with laughing gas, nitrous oxide, and inhaled a bit to see its effects. He noticed that it seemed to effectively shut off pain from his injuries and give rise to a joyful mental state. The institute he worked at was soon having laughing gas parties most nights. He particularly enjoyed working with poets who were able to fully describe their experiences. He found no permanent cures for medical problems just using gases. Davy went on to use electricity to discover six new elements. Amazingly he noted that his own pain and others pain ceased under the influence of laughing gas and even wrote in one of his notebooks that it could be used to great advantage in medical operations, but never pursued the idea!
It was left to William Morton, basically a confidence man, to see the value of an anesthetic and he was drawn to another popular chemical used to get high-ether. He realized the need for a device to safely administer the ether, helped invent it, and talked a leading physician Dr. John Warren into using the device with the ether. The demonstration was late but successful with Warren recognizing the techniques importance.
Otto Gerricke was a gentleman scientist and was fascinated with the effects of withdrawing most of the air from closed containers. He had two copper spheres made that fit together tightly and had a handle on each and a valve to allow air to be sucked out. He invented a pump to pull out the air, then teams of horses were roped to the sphere and they couldn’t pull them apart. Kean sometimes talks about thirty horses but doesn’t say how many were actually used. The horses couldn’t pull the sphere apart, but when the atmosphere was allowed back in the sphere opened by itself. This showed the potential power of gases. Kean suggests that there would have been about 5,600 lbs of force on the sphere, which makes it hard to believe that large teams of horses couldn’t pull it apart. The demo did excite peoples imagination to what could be done with gases like steam.
Newcomen built steam run water pumps to help keep mines from flooding. James Watt played with a Newcomen model to see if he could improve the efficiency. He succeeded in increasing the efficiency from 20% to 8o%. This greatly decreased the cost of running any type of machinery. To explain the potential savings Watt began rating his steam engines by the number of horses a factory owner could replace with a steam engine. The owners already knew how many horses they had and their cost, so the potential savings became easy to calculate and very interesting.
Gay-Lussac, a chemist, was a daring experimentalist riding a hot air balloon over 5 miles high to get air samples. He contributed to discovering a number of gas laws. In particular the ideal gas law, PV=nRT, showed, that to a few significant figures, most gases behave the same physically despite their vast chemical differences!
Lord Rayleigh, a physicist, discovered a discrepancy in the density of nitrogen after making nitrogen by several different methods. He and William Ramsay, a chemist, worked to discover why using great patience and perseverance. They concluded it was a new element -argon. This presented major problems since there was no place to put it in the highly respected periodic table of the elements. Ramsay solved this by isolating the nonreactive part of the atmosphere, cooling it, again using Guinness Brewing equipment, to almost absolute zero then slowly heating it and capturing three new gases, for a total of four new elements. This provided a new column for the periodic table called the noble gases, since they are difficult to get to react with other elements. Rayleigh also explained why the sky is blue-the molecules in the air scatter blue light more than most other colors and our eyes are fairly sensitive to blue light more of which is emitted by the sun than purple for instance.
Another area of interest was and is controlling the weather, especially rainfall. Irving Langmuir, a Nobel prize winner in chemistry, ran a successful experiment seeding clouds with silver iodide causing rain. He was also fascinated with supercooling of water in clouds where it remains a liquid at temperatures well below the 32˚F normal freezing point. He found that adding small particles of most substances, but especially ice, causes the supercooled water to form rain. The work continues.
Edward Lorenz, an MIT meteorologist , worked with computer simulations of weather. He found that even very small changes in weather conditions predicted big weather changes in the future. He had a strong math background and was formulating the basis for chaos theory that wound up asking “Does the flap of a butterfly’s wings in Brazil set off a tornado in Texas?” Here and in quantum mechanics this implies that in certain areas it is impossible to predict the future of a physical system.
Kean also discusses climate change, and to his credit shows that water vapor has the greatest effect on greenhouse warming. Without greenhouse warming the Earth’s average temperature would be 0˚F, water vapor increases the Earth’s temperature by 40˚. Carbon dioxide and all the other greenhouse gases add an additional 20˚. The amount of water vapor varies constantly while the other greenhouse gases are continually increasing. The climate effect of water is complicated, since it changes between solid ice, liquid water, and water vapor, all three states. As ice and snow it reflects heat and cools the Earth, as a liquid it can reflect some heat in the form of clouds(depending on the altitude of the clouds), as water vapor it is a potent warming agent. As the average temperature increases we tend to get more water vapor and still more warming, the other greenhouse gases are increasing the water effect.

Some geologists defend a rapid emission of gases from the ground, which is known as Big Burp. To the disappointment of all puerile minds, it is most likely that there was no such thing; the most probable thing is that the original Earth was monopolizing gases and letting them escape slowly. Nor is it that a gradual release would make the place more welcoming. The steam would still have scalded our skin, the sulfur gases would have lacerated our noses, the acids and ammonia would have destroyed our lungs. Besides, the pressures of then would not have pleased us either. The magma was much more bubbling than today because of its higher concentration of gases, of which every day released billions of tons. The resulting air pressure, up to a hundred times higher than the current one, would have crushed our skull and turned our body into a much more spherical version of ourselves.
May 18, 1980 Eruption Monte Santa Elena. Interestingly, the closer to the mountain, the harder it was to hear the explosion. The thick layer of sand and earth absorbed much of the noise near the volcano. In addition, the sound tends to rise with warm air close to the ground, so that it passed over the heads of most of those who were nearby. (We will discuss this phenomenon later.) Of course, the lack of noise does not mean that everything was peaceful within the area of ​​the explosion. In a radius of 25 kilometers, all the trees were lying down, as if someone had taken a giant comb and had passed through the hair of Mount Santa Helena. Wooden trucks of several tons of weight were lying on their sides as if they were toys. The people were bombarded with burning debris and were left with burned hair.
In the nearest seven kilometers, the rescuers did not even bother looking for bodies. The stench of sulfur must be overwhelming, a return to the primordial Earth. And like this one, the landscape was devoid of features. When Jimmy Carter flew over the area a few days later, he was amazed: “At his side, the surface of the moon looks like a golf course.” The only point of reference was the new Spirit Lake. Like everything else, the original had been buried under dozens of meters of burning ash. But the water managed to sneak through the rubble and form a new lake some sixty meters higher. While the original had been fresh, transparent and attractive, with a visibility of nine meters, Lake Spirit II looked like a sewer of smoky black water with a visibility of centimeters.
Harry Truman. Suffice it to say that we will never know what happened, beyond the obvious fact that he died. But we can reconstruct its last moments based on the victims of other volcanoes and the laws of chemistry.
To begin with, his clothes must have burst into flames like cigarette paper, his jeans, his sweater, his socks, incinerated instantly. The enamel of his teeth had to crack and his lungs, once wet, were charred. However, he should not have suffered.
The few studies that exist on the vaporization of the bodies divide the process in three stages: vaporization of the water, vaporization of the viscera and vaporization of the bones. The vaporization of water occurs in two steps. First the body temperature has to rise from normal (37 ºC) to boiling (100 ºC). The water content in the human body changes as we get older, going down from 75 percent in soft newborns to less than 60 percent in the elderly (almost literally) calloused. Because of his age and weight, Truman had to carry about 45 kilos of water. Since water absorbs heat quite well, heating that amount to 100 ºC requires a lot of energy, around 2,900 calories. (In comparison, it takes 305 calories to heat 45 kilograms of iron to the same temperature, for gold, only 88.) And at the moment we have nothing but hot water.
The last moments of Harry Truman’s life must have been like that. So close to the explosion, he should not have heard anything, but the ground must have trembled under his feet and made him fall. If he looked up, he must have seen something sublime, in the old sense of exalted and overwhelming. The side of the mountain that he had admired throughout his life had to collapse like a souffle and then explode, letting out all the gases inside. Given the speed of the black cloud that emerged (up to 550 kilometers per hour), Truman might have seen her following the slope for a minute, a plume of smoke a hundred stories high and sixteen kilometers wide. Its intense heat had to vaporize all the snow in its path and burn all those fir trees 70 meters high like pieces of plastic in a bonfire.

For several hundred million years after its birth, the Earth was quite inhospitable. Even if you could find a place to be without burning the soles of your feet, you would not have been able to breathe because of the gases that the volcanoes did not stop pumping. The surprising thing is that, however pernicious they were in the short term, in the long run volcanoes redeemed our air by pumping gases rich in nitrogen.
Three elements (oxygen, hydrogen and carbon) constitute 93 percent of the body weight of human beings, and the percentage is similar in other forms of life. The cells also require dozens of other elements to function, including rarities like molybdenum. Unless something really goes wrong, animals and plants can take these elements from their environment without much difficulty.
The great exception is nitrogen. It is the fourth most abundant element in our body, up to 3 percent of our weight. And it is by far the most common element in the air, four out of five of the molecules that we breathe day after day. So getting it for our cells should be easy, right? Well, no.

The double death of Daghlian and, especially, Slotin (“the most expert bomb-maker in the world”, as he liked to brag) shook the world of nuclear physics and opened a gap in that community. Some physicists already felt guilty for what they had caused with the atomic bomb, and now that some of their colleagues died, their remorse hardened into outright opposition to nuclear weapons. Other scientists, however, did not think the same. The impending cold war seemed to them of a magnitude much greater than the life of any man. It was the civilization itself that was at stake, so that in the death of a companion they saw nothing but a courageous sacrifice. These hawks would soon include in their ranks the man who looked over the shoulders of Slotin the day of the accident, Alvin Graves.
After he killed Slotin and Daghlian, the scientists stopped calling Rufus that damned plutonium sphere and started calling it the “demon’s core.” Today it seems inconsiderate, if not insane, to continue using the same demon in more experiments, but plutonium was then the most valuable substance on Earth, and the military was not willing to waste millions of dollars, so that shortly after death of Slotin, the demon’s nucleus was flown to the South Pacific and ended inside one of the bombs of Operation Crossroads.

Incredible as it may seem, the original intention of the US military was to vaporize a few of the Galapagos Islands with the Operation Crossroads bombs, but finally they decided on Bikini despite the limited space, the fragile ecosystem and (ill omen) unpredictable winds.

The radioactive fallout clouds were made up of several types of particles. The clouds themselves sometimes had a reddish hue at first due to the nitrogen oxide gases that form with the heat of the nuclear explosion. But the really dangerous materials were invisible: lonely and elusive radioactive atoms that formed when the plutonium split into fragments, anything between antimony-125 and zirconium-97. The fission of plutonium also released neutrons that stuck fast to otherwise harmless molecules, such as N2, making them radioactive. These radioactive species then migrated thousands of kilometers dragged by high-altitude air currents, and ended up being deposited by their own weight or were trapped by storms that turned hot spots of radioactivity to the cities that least suspected it, such as Albany, in the state from New York, or Minot, in North Dakota.
It was the radioactive fallout, more than any other danger, that shook people and robbed them of their complacency about nuclear weapons. In the early 1960s, radioactive atoms (from the nuclear tests of the Soviet Union and the United States) had contaminated every square inch of Earth; even the penguins of Antarctica had been exposed to them. People were especially frightened when they discovered that radioactive fallout affected children most of all. A product of fission, strontium-90, tended to be deposited in the cereal states of the Midwest, where plants absorbed it through the roots, and began its journey through the food web when cows ate contaminated grass. Since strontium is below the calcium in the periodic table, it behaves similarly in chemical reactions, which means that strontium-90 ended up concentrating in milk, a product rich in calcium, and even more in bones and teeth of the children who drank it.
The truth about the time I was in Bikini that morning is still unknown today. Some insist that a Graves fan ordered the test to be conducted despite knowing that the wind would depose radioactive fallout on nearby islands. Others argue that the military meteorologists failed the forecast, and still others that the combination of a more powerful bomb than expected and turbulent winds made any forecast almost impossible. Or maybe a combination of the three. However, I suspect that the third explanation is the one that comes closest to the truth. Knowledge about the behavior of atmospheric fronts was quite limited in the 1950s and contributed to the initial lack of concern about radioactive fallout.

Was the Einstein-Szilard fridge a waste of time and talent of these two men? Not at all. Einstein found in the work a refreshing distraction from his futile search for a Theory of Everything. With two families to support and a collapsing German economy, Einstein was also happy with the additional income.
Szilard had established the principle on which the first nuclear chain reaction would be based. And unlike its ingenious refrigerators, this invention became tremendously popular in the turbulent decades that followed, decades that would shatter not only the faith of the people in a benevolent science, but also the faith of scientists in an orderly universe, accurate and predictable.

Regardless of the place it occupies in history, chaos theory revealed the futility of trying to predict time in a way that is not even remotely accurate. But neither should we underestimate the meteorologists. The fantastic new satellites and supercomputers can (usually) hit the weather forecast a few days in advance, a crucial period of time not only to plan a picnic but to warn of the arrival of deadly storms. (It is thanks to the meteorologists that currently the probability of dying from a hurricane is 1 percent of what it was in 1900.) But the forecasts for a week are already more doubtful, and forecasts in the style of Poor Richard’s , that pretend to forecast the time months in advance, are little better than those that a fortune-teller can offer us. We can predict eclipses decades in advance, but when it comes to weather, there are simply too many airbags colliding with too many obstacles on the surface of the Earth to follow them all. In other words, there are too many butterflies flapping and unleashing tornadoes.
Lorenz was not, of course, the first person to understand how complicated the weather is; Lewis Fry Richardson could already have told him. But Lorenz got us to face the fact that we may never be able to lift the veil of ignorance, that no matter how much we look at the eye of a hurricane, we may never come to understand his soul. In the long term, that might be even harder to accept than our inability to tame storms. Three centuries ago we named ourselves Homo sapiens, the wise monkey. We rejoiced in our ability to think, to know, and the weather seemed to be within our reach; After all, it’s just hot and cold bags of air. But we would do well to remember the etymology: gas comes from chaos, and in classical mythology, chaos was something that not even immortals could tame.

We have not yet detected any sign of life, which would be like detecting individual cells, or even molecules, in that flea, but in most cases scientists can determine the size, mass and distance of the planet’s orbit, which is already an important step
Alien life also seems more plausible today because we know that several of the fundamental pieces to build life (water, methane, ammonia, carbon gases) are common in space. Astronomers have also detected DNA bases and simple amino acids in space. In addition, and equally important, we now know that on Earth itself life can thrive in quite hard places, such as underwater volcanic vents, the Dead Sea or 800 meters under the ice of Antarctica. The bacterium Deinococcus radiodurans can even survive in nuclear waste, subjected to radiation levels three thousand times higher than those that would kill a human being.
However, all the chatter about life on distant planets will not go beyond speculation (we are like the medieval scholastics discussing angels) as long as we do not get any solid clues. And the best indications, leaving aside the possibility of landing on any of the exoplanets, will come from the study of the gases in their atmospheres.
Traveling to another planet will inevitably, in some humble way, continue to live a little longer. Dust to dust, gases to gases.

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2 pensamientos en “El Último Aliento De César. La Épica Historia Del Aire Que Nos Rodea — Sam Kean / Caesar’s Last Breath: Decoding the Secrets of the Air Around Us by Sam Kean

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