8 Minute
Imaginează‑ți un inel de atomi de dimensiunea unui cub de zahăr, format în frig și întuneric, plutind printrun nor care într‑o zi va da naștere stelelor. Această imagine devine mai puțin fantezistă: astronomii au detectat thiepină, un inel sulfuric cu șase membri (2,5‑ciclohexadien‑1‑tionă, C6H6S), plutind într‑un nor interstelar aflat aproape de centrul Căii Lactee.
Cercetători de la Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) și de la CSIC‑INTA Centro de Astrobiología (CAB) au studiat un nor molecular dens cunoscut sub denumirea G+0.693–0.027, la aproximativ 27.000 de ani lumină distanță. Ce au găsit schimbă lista de substanțe chimice pe care o așteptăm în regiunile ce vor forma în final sisteme planetare: un compus sulfuric în formă de inel, cu 13 atomi, neobservat anterior în spațiu.
Cercetătorii au descoperit primul molecule cu inel cu şase atomi care conține sulf, ascuns într‑un nor interstelar.
Descoperire și detectare
Cum dovedești că ceva atât de mic există la mii de ani lumină distanță? În primul rând, îl produci pe Pământ. În laborator, cercetătorii au supus tiofenolul lichid (C6H5SH) unui scurt‑circuit electric de aproximativ 1.000 de volți, generând un set complex de produse de reacție. Ulterior, un spectrometru personalizat a măsurat amprenta radio‑frecvenței specifică thiepinei printre acele produse: un spectru rotativ caracteristic, o semnătură electromagnetică care funcționează ca‑un cod molecular.
Dotat cu acea amprentă, echipa a căutat în date radio colectate de telescoapele IRAM de 30 de metri și Yebes de 40 de metri din Spania. Potrivirea a apărut: linii de emisie în norul molecular care se aliniau cu precizie față de spectrul obținut în laborator. Această concordanță este dovada decisivă — o moleculă identificată nu prin lumină vizibilă, ci prin modul în care oscilează undele radio în prezența ei.
Până acum, chimia interstelară a sulfului era cunoscută în mare parte pentru specii relativ mici — molecule cu până la șase atomi — în ciuda faptului că probele de meteoriți și comete arată existența unor organici sulfurate mult mai complexe. Thiepină umple această golitură. Din punct de vedere structural, seamănă cu compuși întâlniți în materialul primitiv al sistemului solar, sugerând că organicele complexe se pot forma mult înainte ca planetele și stelele să prindă contur.
Detecția a implicat o analiză detaliată a liniilor spectrale și modelare radiativă pentru a estima abundența și condițiile fizice (temperatură, densitate și velocitate turbulență) din regiunea care emite. Aceste calcule permit nu doar confirmarea prezenței unei specii, ci și plasarea ei în contextul chimiei locale: dacă este rezultatul unor reacții în fază gazoasă, al proceselor de suprafață pe grăunțe de praf sau al unor evenimente energeticereve care împrăștie molecule complexe în mediu.
Metodologic, combinația dintre chimia de laborator și radio‑astronomie reprezintă o abordare din ce în ce mai frecventă în astrochimie. Laboratorul oferă referințe esențiale de frecvențe de tranziție — „amprente” — iar observatoarele radio permit scanarea spațiului pentru acele semnături. Această sinergie reduce riscul de identificare greșită în spectre suprapuse și în regimuri de semnal‑zgomot scăzut.
Apă în discul protoplanetar din jurul stelei V883 Orionis (ilustrație de artist)
De ce este important
De ce ne interesează o singură moleculă? Pentru că chimia este un dialog continuu între specii chimice, condițiile fizice și timpul cosmic. Fiecare nouă specie descoperită în spațiu modifică „gramatica” acestui dialog și ajustează modelele despre cum se asamblează blocurile de bază ale vieții. Dacă un compus sulfuric în formă de inel poate exista într‑un nor rece, lipsit de stele, atunci precursorii pentru chimia relevantă biologic sunt prezenți mai devreme și mai pe scară largă decât multe modele tradiționale presupuneau.
Autorul principal Mitsunori Araki și colegii săi descriu detectarea drept prima identificare neambiguă a unui inel complex care conține sulf în mediul interstelar. Coautorul Valerio Lattanzi observă că o moleculă asemănătoare cu cele găsite în comete există deja într‑un nor tânăr, lipsit de stele — fundație chimică care precede formarea stelară și, posibil, acumularea materialului în planetele viitoare.
Există un tipar mai larg care începe să se contureze. Studii recente de laborator și observaționale — inclusiv experimente care arată formarea spontană a peptidei în condiții asemanatoare celor spațiale — sugerează că chimia prebiotică nu este un caz excepțional. Ea ar putea fi integrată în însăși structura norilor moleculari, fiind apoi livrată către lumi în formare prin comete, meteoriți și particule de praf.
În plus, detectarea thiepinei extinde categoriile moleculare cunoscute în spațiu: trecem de la mici sulfuri simple (cum ar fi H2S, SO, CS) la structuri ciclice mai mari, capabile să susțină o chimie mai complexă. Molecule ciclice pot participa la reacții care conduc la polimerizare, substituții sau reacții de deschidere a inelului, fiecare reprezentând posibile trepte spre molecule biologic relevante în etape ulterioare ale evoluției chimice.
Pașii următori sunt, în teorie, simpli, dar în practică dificili: căutarea altor nori moleculari bogați în inele sulfurice și extinderea spectroscopiei de laborator pentru a include analogi potențiali ai thiepinei. Acest demers implică rafinarea bazelor de date spectrale, efectuarea de experimente la temperaturi joase (pentru a reproduce condițiile interstelare) și utilizarea de radiotelescoape cu sensibilitate sporită pentru a scana regiuni extinse ale galaxiei.
Dacă aceste căutări vor fi încununate de succes, inventarul nostru de molecule organice interstelare se va extinde semnificativ, iar înțelegerea modului în care ingredientele vieții călătoresc din spațiu spre planete va deveni mai detaliată și mai nuanțată. Vom putea spune nu doar că anumite molecule există în spațiu, ci și care sunt traseele chimice probabile, condițiile în care se formează și cum sunt transportate către sisteme planetare tinere.
O astfel de descoperire nu răspunde tuturor întrebărilor; dimpotrivă, ridică altele noi. Unde altundeva se ascund molecule sulfurice complexe? Câte trepte mai sunt între gaze interstelare simple și chimia care aprinde procesele biologice? Care sunt rolurile relativă ale reacțiilor în fază gazoasă versus chimiei de suprafață pe grăunțele de praf? Cât de frecvent sunt astfel de molecule în regiuni diferite ale galaxiilor și cum variază cu mediul local (radiație, densitate, metalicitate)? Vânătoarea abia a început.
Din punct de vedere al aplicațiilor științifice, aceste descoperiri deschid mai multe direcții de lucru:
- Extinderea campaniilor observaționale către alți nori densi din centrul galactic și din brațele spiralate pentru a evalua distribuția thiepinei și a compușilor înrudiți.
- Dezvoltarea de studii de laborator care să imite procesele fizico‑chimice din norii moleculari (temperaturi de ordinul a 10–100 K, interacții ionizante, procese induse de radiații).
- Modelare chimică și cinetică pentru a reconstrui posibile căi de formare și distrugere a acestui tip de molecule în mediul interstelar.
- Integrarea datelor în contexte astrobiologice pentru a estima potențialul de livrare a precursorilor prebiotici către proto‑planete prin comete și meteoriți.
Toate acestea sunt componente esențiale pentru o înțelegere robustă a chimiei interstelare și a legăturii sale cu originile vieții. Detectarea thiepinei reprezintă un punct de inflexiune: ne spune că complexitatea chimică necesară pentru pași prebiotici poate apărea în etape foarte timpurii ale ciclului de viață al materiei stelare.
Pe termen lung, rezultatele pot influența modul în care prioritizăm țintele pentru viitoare misiuni de colectare de probe (de exemplu, analize ale cometei și ale asteroizilor) și strategia observațională pentru telescoape moderne și viitoare, inclusiv radiotelescoape de mare sensibilitate și observatoare spațiale dedicate la lungimi de undă millimetrice și submillimetrice.
În concluzie, descoperirea thiepinei în norul G+0.693–0.027 adaugă o piesă importantă la puzzle‑ul chimiei interstelare și oferă un exemplu clar al felului în care chimia complexă se poate forma și persista în mediile spațiale reci. Pe măsură ce tehnicile spectroscopice și capacitățile observaționale se îmbunătățesc, este probabil să descoperim tot mai multe molecule ciclice și poliatomice care contribuie la evoluția chimică înainte de formarea sistemelor planetare.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu