Átomos de carbono se unindo no espaço

Descobrir a química orgânica (baseada em carbono) no espaço interestelar é fundamental para a compreensão da química do universo, além da origem da vida na Terra e das possibilidades de vida em outros lugares.

A lista de moléculas orgânicas detectadas no espaço e a compreensão de como elas poderiam estar interagindo está em constante expansão devido às observações diretas cada vez melhores. Mas experiências de laboratório que desvendam processos complexos também podem oferecer pistas significativas. Pesquisadores da Universidade de Hokkaido, com colegas da Universidade de Tóquio, no Japão, relatam novos insights baseados em laboratório sobre o papel central dos átomos de carbono nos grãos de gelo interestelares na revista Astronomia da Natureza.

Acredita-se que algumas das moléculas orgânicas mais complexas do espaço sejam produzidas na superfície de ganhos de gelo interestelar a temperaturas muito baixas. Os grãos de gelo adequados para esse propósito são conhecidos por serem abundantes em todo o universo.

Todas as moléculas orgânicas são baseadas em um esqueleto de átomos de carbono ligados. A maioria dos átomos de carbono formou-se originalmente através de reações de fusão nuclear em estrelas, acabando por se dispersar no espaço interestelar quando as estrelas morreram em explosões de supernovas. Mas para formar moléculas orgânicas complexas, os átomos de carbono precisam de um mecanismo para se unirem na superfície dos grãos de gelo para encontrar átomos parceiros e formar ligações químicas com eles. A nova pesquisa sugere um mecanismo viável.

“Em nossos estudos, recriando condições interestelares viáveis ​​em laboratório, fomos capazes de detectar átomos de carbono fracamente ligados que se difundiam na superfície dos grãos de gelo para reagir e produzir C₂ moléculas”, diz o químico Masashi Tsuge, do Instituto de Ciência de Baixas Temperaturas da Universidade de Hokkaido. C₂ também é conhecido como carbono diatômico, uma molécula na qual dois átomos de carbono se ligam; sua formação é uma evidência concreta da presença de átomos de carbono em difusão em grãos de gelo interestelares.

A pesquisa revelou que a difusão poderia ocorrer em temperaturas acima de 30 Kelvin (menos 243 °C/menos 405,4 °F), enquanto, no espaço, a difusão de átomos de carbono poderia ser ativada em apenas 22 Kelvin (menos 251 °C/menos 419,8 °F).

Tsuge diz que as descobertas trazem um processo químico anteriormente negligenciado para explicar como moléculas orgânicas mais complexas poderiam ser construídas pela adição constante de átomos de carbono. Ele sugere que estes processos podem ocorrer nos discos protoplanetários em torno das estrelas, a partir dos quais os planetas são formados. As condições necessárias também podem formar-se nas chamadas nuvens translúcidas, que eventualmente evoluiriam para uma região de formação estelar. Isto também pode explicar a origem dos produtos químicos que podem ter semeado a vida na Terra.

Além da questão da origem da vida, o trabalho acrescenta um novo processo fundamental à variedade de reações químicas que poderiam ter construído, e ainda podem estar construindo, a química baseada no carbono em todo o universo.

Os autores também resumem o entendimento atual mais geral da formação de produtos químicos orgânicos complexos no espaço e consideram como as reações impulsionadas pela difusão de átomos de carbono podem modificar o quadro atual.