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Científicos españoles descubren un proceso para formar moléculas en el espacio

Un equipo multidisciplinar del CSIC, liderado por investigadores del Centro de Astrobiología (CSIC- INTA), ha descubierto una vía eficiente para explicar la formación de Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (PAHs) en el medio interestelar. El estudio ha sido publicado en 'Nature Communications'.
Los PAHs son grandes moléculas basadas en el carbono, que se originan por la acumulación de hidrocarburos más pequeños. En la Tierra podemos encontrarlos tanto en combustibles fósiles (petróleo, carbón) como en los productos de su combustión. Numerosas teorías previas que abordan la cuestión de su formación, proponen un proceso químico en el que las pequeñas moléculas reaccionan para formar moléculas de mayor tamaño.
Observando con telescopios en el infrarrojo medio se ha podido constatar la presencia de PAHs también en el espacio interestelar, pero los mecanismos para su formación no pueden explicar por qué son tan abundantes y cómo pueden formarse en el entorno de las estrellas.
Ahora, este equipo ha descubierto un nuevo mecanismo para explicar la presencia de PAHs en el espacio, combinando observaciones astronómicas y técnicas avanzadas de nanotecnología. Concretamente, estos investigadores han propuesto un mecanismo alternativo y eficiente para producir PAHs a través de la interacción de hidrógeno atómico con granos de polvo formados por carburo de silicio (SiC), que son muy abundantes en el cosmos.
Según han explicado los expertos, se forman en la cercanía de las envolturas circunestelares de estrellas gigantes rojas, a una distancia entre 1 y 5 radios estelares (una zona comparable en tamaño a la órbita de Júpiter), a una temperatura aproximada de 1.800-2.500°C. Estas altas temperaturas hacen que el carbono de los granos de polvo de la superficie del SiC se organice en capas de grafito, conocidas como grafeno.
La intensa radiación de la estrella empuja los granos de polvo a zonas externas más frías de la envoltura circunestelar, a una distancia entre 5 y 20 radios estelares, donde la temperatura es de unos 600-1.200°C aproximadamente.
"Es en ese momento cuando nuestros experimentos muestran que el hidrógeno atómico actúa sobre la superficie de los granos de polvo arrancando trozos de la capa grafítica externa y liberando PAHs, o especies moleculares más pequeñas, que son expulsados al espacio", ha explicado uno de los autores J. A. Martín-Gago.
CLAVE PARA COMPRENDER EL ORIGEN DE LA TIERRA
Estos experimentos se han realizado en máquinas de ultra alto vacío, donde se han reproducido las condiciones del entorno espacial. Este proceso se ha caracterizado por la utilización de potentes microscopios de efecto túnel y técnicas de análisis de superficies combinadas con modelos computacionales.
"Existen diversas teorías científicas que sostienen que estas moléculas son clave para comprender el origen de la vida en la Tierra. Los PAHs poseen un espectro infrarrojo característico que permitió su descubrimiento en el Medio Interestelar", ha indicado otro de los autores, Jodé Cernicharo, quien ha añadido que "aunque se han detectado de forma rutinaria fuera de la Tierra, tanto su formación como su enorme abundancia en el espacio continúan siendo un misterio".
"Es remarcable el buen acuerdo obtenido entre los experimentos de laboratorio y el análisis de datos astrofísicos, lo que indica que las técnicas de ciencia de superficies abren la puerta a investigar y modelizar otros procesos asociados con las partículas de polvo del Medio Interestelar", ha destacado Cernicharo.
A su juicio, "es esencial potenciar las áreas multidisciplinares, cómo la Astrofísica Molecular y la nanotecnología, dónde la física y la química se confunden" porque "sería una manera muy eficiente de llegar a comprender los procesos astrofísicos que dan lugar a la formación de estrellas y planetas y, eventualmente, a la vida".