Atomi di carbonio possibili attivatori della chimica organica interstellare

Scoprire la chimica organica a base di carbonio nello spazio interstellare è fondamentale per comprendere come si sia evoluto l’universo, come abbia avuto origine la vita sulla Terra oltre che per studiare le possibilità dello sviluppo della vita altrove.

Grazie alle osservazioni dirette dallo spazio, effettuate con strumentazioni sempre più sofisticate, oggi la lista delle molecole organiche rilevate è sempre più ricca e possediamo numerose informazioni anche sul modo in cui queste interagiscono tra loro. Un aiuto fondamentale arriva anche dagli esperimenti di laboratorio che possono offrire indizi significativi sui processi. I ricercatori dell’Università di Hokkaido, con i colleghi dell’Università di Tokyo, in Giappone, riportano sulla rivista Nature Astronomy nuove intuizioni su come gli atomi di carbonio si diffondano sui granelli di ghiaccio interstellare.

Si ritiene che alcune delle molecole organiche più complesse presenti nello spazio siano prodotte sulla superficie del ghiaccio interstellare a temperature molto basse. È noto che i granelli di ghiaccio adatti a questo scopo sono abbondanti in tutto l’universo.

Tutte le molecole organiche sono basate su uno scheletro di atomi di carbonio legati tra di loro. La maggior parte degli atomi di carbonio si sono formati originariamente attraverso reazioni di fusione nucleare nelle stelle, per poi disperdersi nello spazio interstellare in seguito alle esplosioni di supernova. Ma per formare molecole organiche complesse, gli atomi di carbonio hanno bisogno di un meccanismo per riunirsi sulla superficie dei granelli di ghiaccio, al fine di incontrare atomi partner e formare legami chimici con loro. La nuova ricerca suggerisce un meccanismo possibile di diffusione degli atomi di carbonio.

«Nei nostri studi, ricreando condizioni interstellari in laboratorio, siamo stati in grado di rilevare atomi di carbonio debolmente legati che si diffondono sulla superficie dei granelli di ghiaccio per reagire e produrre molecole di C_2», afferma il chimico Masashi Tsuge dell’Istituto di scienze della basse temperature dell’Università di Hokkaido. C_2, noto anche come carbonio biatomico, è una molecola in cui due atomi di carbonio si legano insieme; la sua formazione è una prova concreta della presenza di atomi di carbonio che si sono diffusi sui granelli di ghiaccio interstellari.

Tsuge afferma che i risultati introducono un processo chimico precedentemente trascurato per spiegare come si potrebbero costruire molecole organiche più complesse mediante l’aggiunta costante di atomi di carbonio. Egli suggerisce che questi processi potrebbero verificarsi nei dischi protoplanetari attorno alle stelle, da cui poi si formano i pianeti. Le condizioni richieste possono presentarsi anche nelle cosiddette nubi traslucide, che alla fine si evolverebbero in una regione di formazione stellare. Ciò potrebbe anche spiegare l’origine delle sostanze chimiche che potrebbero aver seminato la vita sulla Terra.

Oltre alla questione dell’origine della vita, il lavoro aggiunge un nuovo processo fondamentale alla varietà di reazioni chimiche che potrebbero aver costruire la chimica basata sul carbonio in tutto l’universo e che potrebbero essere attivi ancora oggi.

In apertura: una rappresentazione artistica della formazione di composti organici sul ghiaccio interstellare. Crediti: Masashi Tsuge