Gli scienziati che lavorano con il telescopio spaziale Hubble hanno scoperto una molecola molto complessa nello spazio. Chiamate Buckyballs, dal famoso pensatore Buckminster Fuller, sono una disposizione molecolare di 60 atomi di carbonio (C60) nella forma approssimativa di un pallone da calcio. Anche se non è la prima volta che queste molecole esotiche sono state individuate nello spazio, è la prima volta che sono stati trovati ioni Buckyball.
I Buckyball, (noti anche come Buckminsterfullerenes), sono stati trovati nel mezzo interstellare (ISM), la materia diffusa e la radiazione che esiste tra i sistemi solari. Poiché l'ISM è il tipo di materia fondamentale da cui alla fine si formano le stelle e i pianeti, gli astronomi ne sono davvero interessati. Comprendere il contenuto dell'ISM fa luce sull'ascesa di stelle, pianeti e infine sulla vita stessa.
“La nostra conferma di C60+ mostra quanto possa essere complessa l'astrochimica, anche nella più bassa densità, in ambienti fortemente irradiati da ultravioletti nella Galassia. "
Martin Cordiner, autore principale, Goddard Space Flight Center
Il team alla base di questa scoperta ha pubblicato i risultati sull'Astrophysical Journal Letters il 22 aprile 2019. Il documento si chiama "Conferma dell'Interstellare C60 + Uso del telescopio spaziale Hubble". L'autore principale è Martin Cordiner della Catholic University of America, di stanza presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland.
Sulla Terra, gli scienziati hanno trovato C60 +, ma è raro. L'hanno trovato nelle rocce e nei minerali e anche nella fuliggine generata dalla combustione ad alta temperatura. Trovare la forma ionizzata (caricata elettricamente) di C60 + nell'ISM è sorprendente, perché è un ambiente così difficile.
Il C60 + nello spazio è ionizzato dalle stelle. La luce ultravioletta delle stelle spoglia un elettrone del C60, che lascia la molecola con una carica positiva. Trovare queste complesse molecole di carbonio nello spazio è un passo verso un catalogo più completo della materia nel mezzo interstellare.
Vita: la massima complessità chimica
"L'ISM diffuso è stato storicamente considerato un ambiente troppo duro e tenue per far sì che si verificassero abbondanti quantità di grandi molecole", ha dichiarato l'autore principale Cordiner in un comunicato stampa. “Prima del rilevamento di C60, le più grandi molecole conosciute nello spazio avevano solo 12 atomi di dimensione. La nostra conferma di C60+ mostra quanto possa essere complessa l'astrochimica, anche nella più bassa densità, in ambienti fortemente irradiati da ultravioletti nella Galassia. "
"In un certo senso, la vita può essere considerata il massimo della complessità chimica."
Martin Cordiner, autore principale, Goddard Space Flight Center
Il carbonio è la chiave della vita, per quanto ne sappiamo. È abbondante e può formare composti unici e diversi. Il carbonio può formare grandi molecole chiamate polimeri, a temperature terrestri comuni. I polimeri sono una famiglia di molecole con una vasta gamma di proprietà che svolgono ruoli chiave nei tessuti viventi come proteine e DNA. È difficile immaginare la vita senza carbonio.
Poiché la vita si basa su molecole contenenti carbonio, la ricerca di molecole di carbonio complesse come C60 + nello spazio è una scoperta affascinante. "In un certo senso, la vita può essere considerata il massimo della complessità chimica", ha detto Cordiner. “La presenza di C60 dimostra in modo inequivocabile un alto livello di complessità chimica intrinseca agli ambienti spaziali e indica una forte probabilità per altre molecole estremamente complesse e portatrici di carbonio che si generano spontaneamente nello spazio. "
La chiave per trovare C60 + nell'ISM è quella che viene chiamata banda interstellare diffusa (IDB).
I materiali primari dell'ISM sono i soliti sospetti: idrogeno ed elio. Ma ci sono molte altre molecole complesse non identificate nell'ISM e l'unico modo per trovarle è studiare la luce delle stelle che le attraversa.
Diversi elementi e composti nell'ISM possono bloccare o assorbire determinate lunghezze d'onda della luce stellare. Usando la spettrometria, gli scienziati possono dividere la luce nelle sue diverse lunghezze d'onda ed esaminarla. In questo modo, possono rilevare con precisione quali lunghezze d'onda sono assenti e dedurre i prodotti chimici responsabili.
Nell'ISM, questo può essere difficile. Là fuori, i modelli di assorbimento rivelati dalla spettrometria coprono una gamma di luce molto più ampia, alcuni dei quali sono completamente diversi da quelli visti sulla Terra. Questi schemi sono chiamati Diffuse Interstellar Bands e furono scoperti per la prima volta nel 1922 dall'astronoma americana Mary Lea Heger.
Il problema è che, per identificare la natura di un DIB nello spazio, è necessario abbinarlo a uno visto in un laboratorio. Ma ci sono milioni di diverse strutture molecolari e i loro DIB associati, quindi ci vorrebbe una vita per identificarli tutti.
“Oggi sono noti più di 400 DIB, ma (a parte i pochi recentemente attribuiti a C60+), nessuno è stato identificato in modo definitivo ", ha affermato Cordiner. “Insieme, l'aspetto dei DIB indica la presenza di una grande quantità di molecole ricche di carbonio nello spazio, alcune delle quali possono eventualmente partecipare alla chimica che dà vita. Tuttavia, la composizione e le caratteristiche di questo materiale rimarranno sconosciute fino a quando non saranno assegnati i DIB rimanenti. "
Gli scienziati hanno trascorso decenni cercando di trovare corrispondenze di laboratorio precise per i DIB.
The Venerable Hubble Spot Buckyballs
È qui che entra in gioco il venerabile telescopio spaziale Hubble.
Il team alla base di questa nuova ricerca ha confrontato i modelli di assorbimento C60 + in laboratorio con i DIB osservati da Hubble nel mezzo interstellare. Il lavoro di DIB in laboratorio è stato svolto da un altro team dell'Università di Basilea, in Svizzera. L'Hubble è stato in grado di osservare i dati di assorbimento C60 + dal suo trespolo in orbita, dove il vapore acqueo nell'atmosfera terrestre non può bloccarlo. Anche così, il team ha dovuto spingere il telescopio spaziale oltre i suoi limiti di sensibilità.
La scoperta degli ioni Buckyball nello spazio ha fatto esplodere il team per ulteriori informazioni. Si pensa, se queste complesse molecole di carbonio sono presenti là fuori nell'ISM, ce ne sono altre? Per scoprirlo, sono necessari ulteriori lavori di laboratorio con altre molecole di carbonio complesse, per identificare i loro DIB in modo che possano essere abbinati a future osservazioni dell'ISM.
Per ora, il team dietro questo studio vuole continuare a cercare Buckyball nello spazio, per vedere quanto sono comuni. L'autore principale Cordiner ritiene che, sulla base delle loro scoperte finora, C60 + sia molto diffuso nella galassia.
Ciò che significa per l'apparenza e l'evoluzione della vita sulla Terra e altrove è nell'aria, ma è una linea di indagine intrigante.
Fonti:
- Comunicato stampa: Hubble trova minuscoli "palloni da calcio elettrici" nello spazio, aiuta a risolvere il mistero interstellare
- Research Paper: Conferma di Interstellar C60 + utilizzando il telescopio spaziale Hubble
- Voce di Wikipedia: mezzo interstellare
- Voce di Wikipedia: Carbon
