Un team di ricercatori del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, in sinergia con gli astrofisici del Centro de Astrobiología spagnolo, ha recentemente segnato un punto di svolta nell’astrochimica. Attraverso una raffinata combinazione di dati ottenuti in laboratorio e osservazioni telescopiche, gli scienziati hanno individuato la molecola contenente zolfo più imponente mai registrata nel cosmo: il 2,5-cicloesadiene-1-tione.
Questo composto, identificato con la formula chimica C_6H_6S, è stato localizzato all’interno della nube molecolare G+0,693–0,027, una regione densa situata a circa 27.000 anni luce da noi, in prossimità del centro della Via Lattea.
2,5-cicloesadiene-1-tione: il gigante tra le molecole di zolfo
Ciò che rende straordinario questo ritrovamento è la complessità strutturale del composto. Caratterizzato da un anello stabile a sei elementi e composto da un totale di 13 atomi, il C_6H_6S eclissa dimensionalmente ogni altra sostanza contenente zolfo scoperta finora nello spazio profondo. Come sottolineato da Mitsunori Araki, autore principale dello studio, siamo di fronte alla prima rilevazione inequivocabile di una molecola complessa ad anello con zolfo nel mezzo interstellare. Questo traguardo rappresenta un avanzamento cruciale per decifrare i legami chimici che uniscono l’universo remoto ai costituenti fondamentali del fenomeno biologico.
Fino a questo momento, la ricerca astronomica si era imbattuta esclusivamente in piccoli frammenti molecolari a base di zolfo, solitamente limitati a sei atomi o meno. Questa scarsità rappresentava un vero e proprio enigma per la scienza, poiché lo zolfo è un elemento cardine per la vita, essendo essenziale per la formazione di proteine ed enzimi. Esisteva un divario inspiegabile tra la chimica osservata tra le stelle e la ricchezza organica che invece caratterizza i meteoriti e le comete all’interno del nostro sistema solare.
La scoperta del C_6H_6S colma finalmente questo vuoto conoscitivo. Essendo strutturalmente affine ai composti rinvenuti nei campioni extraterrestri analizzati sulla Terra, questa molecola funge da anello di congiunzione diretto tra il mezzo interstellare e la storia chimica del nostro sistema solare. Identificare con certezza un composto di tale complessità permette agli scienziati di tracciare con maggiore precisione il percorso evolutivo che porta dalla polvere stellare alla formazione dei mattoni organici necessari per lo sviluppo della vita.
La ricostruzione della firma molecolare in laboratorio
Questa scoperta non è stata solo il frutto di un’osservazione fortuita, ma il risultato di un rigoroso processo di validazione che ha unito la chimica sperimentale terrestre alla radioastronomia d’avanguardia.
Per identificare con certezza una molecola così complessa nel vuoto siderale, i ricercatori hanno dovuto prima ricrearla e “ascoltarla” in un ambiente controllato. Il team ha avviato il processo sintetizzando il composto partendo dal tiofenolo liquido, una sostanza nota per il suo odore particolarmente sgradevole. Attraverso l’applicazione di una scarica elettrica ad alta tensione, pari a 1.000 volt, gli scienziati sono riusciti a indurre le trasformazioni chimiche necessarie per ottenere il 2,5-cicloesadiene-1-tione.
Una volta sintetizzata la molecola, è entrato in gioco uno spettrometro sviluppato appositamente per questo scopo, che ha permesso di mappare con estrema precisione le frequenze di emissione radio del composto. Il risultato è stato la creazione di un’impronta digitale radio univoca, definita con un’accuratezza superiore alle sette cifre significative, uno standard di precisione indispensabile per evitare qualsiasi ambiguità durante il confronto con i dati provenienti dallo spazio.
Una volta ottenuta questa firma digitale ultra-precisa in laboratorio, i ricercatori l’hanno confrontata con i dati astronomici raccolti durante una vasta indagine osservativa condotta dal Centro de Astrobiología (CAB). Le informazioni celesti sono state acquisite utilizzando due tra le infrastrutture radioastronomiche più avanzate in Spagna: il radiotelescopio IRAM da 30 metri, situato sulla Sierra Nevada, e l’antenna da 40 metri di Yebes. La perfetta sovrapposizione tra le frequenze misurate a terra e i segnali captati nel cuore della Via Lattea ha confermato senza ombra di dubbio la presenza della molecola C_6H_6S nella nube molecolare G+0,693–0,027.
Le conclusioni tratte da questa identificazione cambiano radicalmente la nostra comprensione dei tempi della chimica prebiotica. Come evidenziato da Valerio Lattanzi, scienziato dell’MPE, la presenza di una molecola da 13 atomi così simile a quelle trovate nelle comete all’interno di una nube molecolare “giovane” e ancora priva di stelle è una prova schiacciante.
Questo dato suggerisce che le fondamenta chimiche necessarie alla vita non attendono la nascita di un sistema solare per formarsi, ma iniziano a strutturarsi molto prima, nel grembo dei gas e delle polveri interstellari. La complessità organica sembra dunque essere una caratteristica intrinseca dell’universo ben prima che i pianeti inizino a consolidarsi.
L’iceberg sommerso della chimica solforata
La recente identificazione del 2,5-cicloesadiene-1-tione apre una finestra inedita sulla comprensione dell’evoluzione chimica del cosmo, suggerendo che la complessità molecolare dello spazio sia stata finora ampiamente sottostimata.
L’individuazione di questa molecola rappresenta con ogni probabilità solo la punta di un iceberg chimico molto più vasto. Per decenni, lo zolfo è stato considerato un elemento “elusivo” nelle osservazioni astronomiche, spesso definito dagli scienziati come un elemento mancante poiché le quantità rilevate nelle nubi molecolari non corrispondevano alle abbondanze cosmiche attese.
La scoperta di un composto a 13 atomi indica che lo zolfo non è sparito, ma si è probabilmente organizzato in strutture molecolari grandi e sofisticate che i nostri strumenti, fino ad ora, non erano in grado di isolare dal rumore di fondo dello spazio. Questo suggerisce l’esistenza di un intero inventario di composti organici complessi, ancora in attesa di essere catalogati, che popolano le regioni più dense e fredde della nostra galassia.
Una delle implicazioni più profonde di questo studio riguarda la cronologia stessa delle origini della vita. Se molecole di tale complessità, strutturalmente simili a quelle che troviamo nelle comete o nei meteoriti del nostro sistema solare, sono già presenti in nubi molecolari “giovani” e prive di stelle, significa che i precursori della biologia non hanno bisogno di un ambiente planetario per sintetizzarsi.
La vita, o almeno la sua impalcatura chimica fondamentale, non sarebbe dunque un prodotto esclusivo della Terra, ma un’eredità diretta dei processi che avvengono nelle profondità dello spazio interstellare. Le polveri e i gas che collassano per formare nuovi soli e pianeti porterebbero già con sé un corredo di molecole organiche mature, pre-confezionate nel gelido vuoto cosmico miliardi di anni prima della nascita di qualsiasi organismo vivente.
Questo spostamento temporale della sintesi organica verso le fasi pre-stellari obbliga la comunità scientifica a rivedere il ruolo dello spazio interstellare non più come un deserto inospitale, ma come un laboratorio chimico iper-attivo. Lo zolfo, elemento essenziale per la struttura delle proteine e per il metabolismo cellulare, sembra seguire percorsi di aggregazione molto più rapidi e complessi di quanto ipotizzato in precedenza.
La prospettiva che gli ingredienti della vita siano ubiquitari e precoci rispetto alla formazione planetaria aumenta significativamente la probabilità che processi biologici simili possano essersi innescati altrove nell’Universo, seguendo la stessa ricetta chimica seminata dalle nubi molecolari in ogni angolo della Via Lattea.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Astronomy.
