Cómo construir un telescopio con peces

A 1 000 metros bajo el mar, la oscuridad es casi absoluta. No hay luz suficiente ni siquiera para que las plantas puedan crecer y alimentar a otras formas de vida, y los organismos que allí habitan han desarrollado los trucos más extremos que conocemos para sobrevivir. El resultado es un ecosistema muy eficiente donde algunos peces podrían inspirar el diseño de los futuros telescopios espaciales.

Su objetivo es camuflarse, no de los rayos del sol, que apenas penetran hasta allí abajo, sino de la luz que producen otros animales: algunos han desarrollado sus propias linternas para llamar la atención de sus presas, o bien para verlas y poder cazarlas. Otros, incluso, emiten un líquido luminoso que se pega a los depredadores furtivos y los marca, frustrando su estrategia.

Para ocultarse entre esta danza de linternas, varias especies de peces han desarrollado una piel tan negra que absorbe prácticamente cada rayo de luz que le llega. Se han estudiado hasta 16 especies capaces de retener más del 99,5 % de la luz visible que incide sobre ellas. Son de los animales más oscuros que se conocen, superando, por ejemplo, a los pájaros y las mariposas que utilizan el negro intenso como contraste de los colores vivos de sus plumas o escamas.

Succionadores de luz

Tan oscuros son estos peces que son casi imposibles de fotografiar. La investigadora que los descubrió, Karen Osborn, del Museo Nacional de Historia Natural de los Estados Unidos, había capturado algunos ejemplares de estos peces para estudiar la vida en las profundidades del océano.

Intentó sacar fotos con el equipamiento más complejo que tenía, pero no encontraba manera de que se viera nada. Cuando analizó la piel de los peces en el laboratorio, supo por qué: la piel absorbe tanta luz que no había flash ni ajustes de la cámara que permitieran verlos.

Si la evolución ha llevado a estos peces a batir récords de oscuridad es porque la estrategia funciona. Utilizando una simulación por ordenador, un estudio publicado en 2020 descubrió que los peces que absorben el 98 % de la luz se ven al doble de distancia que los que absorben el 99,5 %.

De hecho, muchos de estos peces no están relacionados entre sí, sino que han desarrollado los mismos trucos para camuflarse de manera independiente. Comparten incluso los mecanismos microscópicos que les otorgan una piel tan oscura. En un buen ejemplo de evolución convergente, donde especies sin relación evolutiva se adaptan de la misma manera al entorno.

Una finísima capa de oscuridad total

La base del truco para conseguir tal oscuridad está en la melanina, el mismo pigmento que tenemos los seres humanos en nuestra piel. Según la concentración de melanina que tengamos, nuestra piel será más clara o más oscura, pero a estos peces no les basta simplemente con acumular este pigmento en la piel.

A diferencia de los humanos, en los peces más oscuros del planeta toda la melanina está concentrada en una capa fina pero muy densa de partículas, llamadas melanosomas, en la superficie de la piel. Esta estructura no es nada habitual, ya que normalmente los peces tienen varias capas de piel a cada lado de la capa de pigmentación.

Es esta colocación la que les permite absorber casi toda la luz que reciben. El tamaño, la forma y la disposición de los melanosomas que contienen la melanina están perfectamente orquestados para que cualquier hilo de luz que no se absorba se disperse dentro de la propia capa de piel y se absorba en los melanosomas vecinos.

Del arte a la tecnología

Así es como estos peces consiguen ser mucho más oscuros que el papel negro, que absorbe en torno a un 90 % de la luz que le llega. Aunque hay materiales sintéticos que llegan a absorber el 99.995 %, utilizan una estrategia diferente a los peces para conseguir tal oscuridad.

El material más oscuro conocido hasta ahora se fabricó por primera vez en 2019 a partir de nanotubos de carbono. Ocurrió por casualidad, ya que el objetivo de la investigación era hacer crecer estos nanotubos en materiales como el aluminio para lograr que condujeran mejor la electricidad y el calor. Efectivamente se consiguió, pero el equipo investigador se dio cuenta además de que el nuevo material superaba por diez veces al más oscuro que se conocía hasta entonces.

No es novedad que los nanotubos de carbono sean oscuros. Al equipo investigador ya le constaba que los “bosques” de estos microscópicos tubos eran de color negro intenso, pero aún no se sabe exactamente por qué. Sin embargo, la estructura descubierta en los peces de las profundidades del océano podría inspirar nuevas formas de lograr materiales oscurísimos.

El constructo sintético que bate récords se estrenó en una obra de arte expuesta en la Bolsa de Nueva York, e inmediatamente se puso a disposición de cualquier artista que quisiera utilizarlo para proyectos no comerciales. Pero los materiales tan oscuros también tienen aplicaciones tecnológicas, por ejemplo como parasoles para proteger a los telescopios espaciales del brillo y el calor ambientes y permitirles detectar objetos lejanos. Es un ejemplo más de cómo la evolución compite con éxito con los inventos humanos más punteros.

QUE NO TE LA CUELEN:

• En telescopios como el James Webb es necesario proteger las cámaras e instrumentos del calor además de la luz visible. En realidad, tanto el calor (que es radiación infrarroja) como la luz visible son ondas electromagnéticas de la misma naturaleza, pero la radiación infrarroja tiene una longitud de onda más larga. Por eso, la absorción no tiene por qué ser la misma para cada tipo de onda. Materiales como Vantablack, de los más oscuros del mercado, absorben tanto calor como luz visible e incluso ultravioleta (que tiene una longitud de onda aún más corta). Sin embargo, en el caso de los peces solamente se estudió su absorción de luz visible.

REFERENCIAS (MLA):

• Davis, Alexander L. et al. “Ultra-Black Camouflage In Deep-Sea Fishes”. Current Biology, vol 30, no. 17, 2020, pp. 3470-3476.e3. Elsevier BV, https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.044.
• Cui, Kehang, and Brian L. Wardle. “Breakdown Of Native Oxide Enables Multifunctional, Free-Form Carbon Nanotube–Metal Hierarchical Architectures”. ACS Applied Materials &Amp; Interfaces, vol 11, no. 38, 2019, pp. 35212-35220. American Chemical Society (ACS),https://doi.org/10.1021/acsami.9b08290.
• “The Sunshield Webb/NASA”. Webb.Nasa.Gov,https://webb.nasa.gov/content/observatory/sunshield.html.