La complejidad de la química cósmica.

Basado en una entrega de NRAO
El ciclo de la química cósmica Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
En sólo dos años de trabajo, un equipo internacional de investigación ha descubierto seis nuevas moléculas complejas y biológicamente significativas en el espacio interestelar utilizando el Telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) de la Fundación Nacional para la Ciencia en Virginia Occidental. “Se trata de una hazaña sin precedentes en 35 años de historia en la búsqueda de moléculas complejas en el espacio y sugiere que existe una química prebiótica universal”. Afirma Jan M. Hollis del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y líder del equipo de investigación. Los nuevos descubrimientos ayudan a los científicos a desvelar los secretos de cómo las moléculas precursoras de la vida pueden formarse en las nubes gigantes de gas y polvo en las que nacen las estrellas y los planetas. “Los primeros de los muchos procesos químicos que finalmente llevan a la vida sobre la Tierra, probablemente tuvo lugar incluso antes de que se formara nuestro planeta. El GBT ha asumido el papel de líder en la exploración del origen de biomoléculas en las nubes interestelares”. Declara Phil Jewell del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO). Las ocho nuevas moléculas descubiertas con el GBT, elevan a 141 el total de tipos distintos de moléculas encontrados en el espacio interestelar. Alrededor del 90% de estas moléculas encontradas contienen carbono, que es el elemento que una molécula debe contener para ser clasificada como orgánica. Todas las moléculas recientemente descubiertas contienen carbono en una cantidad entre 6 y 11 átomos cada una. Estos resultados sugieren, según los científicos, que la evolución química sucede de forma rutinaria en el gas y polvo del que se forman las estrellas y los planetas. La masa de una nube interestelar es, en un 99% gas y en un 1% polvo. Los descubrimientos del GBT se han realizado en dos nubes interestelares típicas. Las moléculas de acetamida (CH3CONH2), ciclopropenona (H2C3O), propenal (CH2CHCHO), propanal (CH3CH2CHO), y cetenimina (CH2CNH) fueron halladas en una nube denominada Sagitarius B2(N) que se encuentra cercar del centro de nuestra galaxia (Vía Láctea) a unos 26 000 años luz de la Tierra. Esta zona de formación de estrellas es el depósito conocido más grande de moléculas complejas interestelares. Las moléculas metil-ciano-diacetileno (CH3C5N), metil-triacetileno (CH3C6H), y cianoaleno (CH2CCHCN) se hallaron en la Nube Molecular de Tauro (TCM-1), que se encuentra a una distancia relativamente cercana de 450 años luz. La nube TMC-1, que no contiene estrellas, es una nube fría con una temperatura de tan solo 10 grados por encima del cero absoluto y podría eventualmente evolucionar hacia una región de formación de estrellas. “El descubrimiento de estas grandes moléculas en las regiones más frías de medio interestelar, definitivamente cambia la creencia de que las grandes moléculas orgánicas podrían tener su origen únicamente en núcleos moleculares calientes. Nos ha obligado a volver a considerar los paradigmas de la química interestelar”, afirma Anthony Remijan del NRAO. Estas grandes moléculas encontradas con el GBT se construyen a partir de otras más pequeñas, mediante dos mecanismos principales. En el primero de ellos, mediante reacciones químicas simples, se añaden átomos a moléculas residentes en la superficie de un grano de polvo. Como ejemplo de este proceso, los investigadores citan una molécula llamada ciclopropeniledina (c-C3H2, dónde “c-“ indica cíclico), que contiene un anillo de tres átomos de carbono. La ciclopropeniledina fue descubierta en el espacio interestelar en 1987 y se sabe que es altamente reactiva. En 2005, utilizando el GBT, los científicos descubrieron otra molécula, el ciclopropenona (c-H2C3O), que puede producirse añadiendo un átomo de oxígeno a la ciclopropeniledina. El segundo método para construir moléculas más grandes a partir de otras más pequeñas implica reacciones de radicales neutros que pueden ocurrir en el gas de una nube interestelar. Por ejemplo, en 2006, los científicos descubrieron la acetamida (CH3CONH2), que se puede formar cuando una molécula neutra descubierta anteriormente denominada formamida (HCONH2), se combina con radicales como CH2 y CH3, también descubiertos previamente. La acetamida es especialmente interesante ya que contiene un enlace péptido que es el medio de enlazar aminoácidos para formar proteínas.
El Telescopio Green Bank y diagramas de moléculas Crédito: NRAO
Una vez que las moléculas interestelares son eyectadas de los granos de polvo al medio gaseoso, presumiblemente por ondas de choque, quedan libres de girar extremo con extremo. Dado que las moléculas de gas cambian sus modos rotacionales, pueden emitir o absorber radiación en unas radiofrecuencias determinadas denominadas transiciones, que son únicas para cada tipo de molécula. Detectando varias transiciones rotacionales, los astrónomos pueden identificar sin lugar a duda una molécula interestelar específica. “Es importante destacar que las moléculas con mayor probabilidad de ser encontradas son antes estudiadas en experimentos de laboratorio en medio gaseoso, de manera que se puedan conocer las frecuencias de transición antes de realizar el experimento interestelar”, afirma Frank Lovas de Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. A lo largo de la línea de visión desde la nube interestelar hasta el telescopio, billones de moléculas experimentan exactamente la misma transición, produciendo una señal lo suficientemente fuerte para ser detectada por un equipo sensible. Para este tipo de trabajo, el GBT es la herramienta más sensible del mundo que pude señalar y seguir de forma precisa objetos astronómicos. Además de Hollis, Jewell, Remijan, y Lovas, el equipo de investigación incluye a Lewis Snyder de la Universidad de Illinois, Harald Mollendal de la Universidad de Oslo, Valdim Ilyushin del Instituto de Radioastronomía de la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania e Isabell Kleiner de la Universidad de París. El informe de sus resultados aparecerá en 8 ediciones separadas del Astrophysical Journal. El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la Fundación Nacional para la Ciencia, operada bajo acuerdo de cooperación por Associated Universities, Inc.