Revelan cómo los átomos de carbono se unen en el espacio para formar compuestos orgánicos complejos

Estudios de laboratorio han revelado cómo los átomos de carbono se difunden en la superficie de los granos de hielo interestelar para formar compuestos orgánicos complejos, cruciales para revelar la complejidad química del universo.

Descubrir la química orgánica (basada en el carbono) en el espacio interestelar es fundamental para comprender la química del universo, además del origen de la vida en la Tierra y las posibilidades de vida en otros lugares.

La lista de moléculas orgánicas detectadas en el espacio y la comprensión de cómo podrían estar interactuando no deja de ampliarse gracias a observaciones directas cada vez mejores. Pero los experimentos de laboratorio que desentrañan los complejos procesos también pueden ofrecer pistas significativas.

Investigadores de la Universidad de Hokkaido, junto con colegas de la Universidad de Tokio (Japón), publican en la revista 'Nature Astronomy' un nuevo estudio de laboratorio sobre el papel central de los átomos de carbono en los granos de hielo interestelar.

Se cree que algunas de las moléculas orgánicas más complejas del espacio se producen en la superficie de los granos de hielo interestelar a temperaturas muy bajas. Se sabe que los granos de hielo aptos para este fin abundan en todo el universo.

Todas las moléculas orgánicas se basan en un esqueleto de átomos de carbono enlazados. La mayoría de los átomos de carbono se formaron originalmente a través de reacciones de fusión nuclear en estrellas, dispersándose finalmente en el espacio interestelar cuando las estrellas morían en explosiones de supernovas.

Pero para formar moléculas orgánicas complejas, los átomos de carbono necesitan un mecanismo que les permita reunirse en la superficie de los granos de hielo para encontrar átomos asociados y formar enlaces químicos con ellos. La nueva investigación sugiere un mecanismo factible.

"En nuestros estudios, recreando en el laboratorio condiciones interestelares factibles, hemos podido detectar átomos de carbono débilmente unidos que se difunden por la superficie de los granos de hielo para reaccionar y producir moléculas de C2", explica el químico Masashi Tsuge, del Instituto de Ciencias de Bajas Temperaturas de la Universidad de Hokkaido.

El C2 también se conoce como carbono diatómico, una molécula en la que se unen dos átomos de carbono. Su formación es una prueba concreta de la presencia de átomos de carbono en difusión en los granos de hielo interestelar.

La investigación reveló que la difusión podía producirse a temperaturas superiores a 30 Kelvin (menos 243 °C), mientras que, en el espacio, la difusión de átomos de carbono podía activarse a sólo 22 Kelvin (menos 251 °C).

Tsuge afirma que estos descubrimientos permiten explicar cómo se pueden construir moléculas orgánicas más complejas mediante la adición constante de átomos de carbono.

Sugiere que estos procesos podrían darse en los discos protoplanetarios alrededor de las estrellas, a partir de los cuales se forman los planetas. Las condiciones requeridas también pueden formarse en las llamadas nubes translúcidas, que acabarían evolucionando hasta convertirse en una región de formación estelar. Esto también podría explicar el origen de las sustancias químicas que podrían haber sembrado la vida en la Tierra.

Además de la cuestión del origen de la vida, el trabajo añade un nuevo proceso fundamental a la variedad de reacciones químicas que podrían haber construido, y aún podrían estar construyendo, la química basada en el carbono en todo el universo.

Los autores también resumen los conocimientos actuales más generales sobre la formación de sustancias químicas orgánicas complejas en el espacio y estudian cómo las reacciones impulsadas por la difusión de átomos de carbono podrían modificar el panorama actual.