Nuovo percorso per la nascita di molecole complesse nello spazio

Nuovi esperimenti presso Advanced Light Source di Berkeley Lab aprono la via alla comprensione di un nuovo percorso per l'evoluzione della chimica del carbonio nello spazio.

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Un gruppo di scienziati ha scoperto un nuovo modo per creare strutture a base di carbonio nello spazio utilizzando una tecnica  innovativa presso il Dipartimento di Energia Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab).

Grazie a questa tecnica hanno identificato diversi metodi attraverso i quali molecole a catena chiusa note come idrocarburi policiclici aromatici, o IPA, possono formarsi nello spazio. Lo studio tuttavia è ancora in corso.

Gli IPA che si formano sulla Terra a causa delle emissioni prodotte dalla combustione dei combustibili fossili, potrebbero fornire indizi sulla formazione della chimica della vita nello spazio interstellare. Gli IPA rappresentano circa il 20 percento di tutto il carbonio nella nostra galassia e hanno i mattoni chimici necessari per formare strutture di carbonio 2D e 3D.

Nell’ultimo studio, pubblicato su Nature Communications, gli scienziati hanno realizzato molecole a catena chiusa contenenti carbonio combinando due specie chimiche altamente reattive, i radicali liberi, cosi chiamati perché contengono elettroni spaiati. Lo studio ha infine mostrato come questi processi chimici potrebbero portare allo sviluppo di IPA come il grafene, contenenti carbonio e nanostrutture 2D. Il grafene è un materiale che ha uno spessore di un solo atomo di carbonio.

Va chiarito che lo studio ha mostrato un modo per collegare un anello molecolare pentagonale con un anello molecolare esagonale e convertire anelli molecolari a cinque facce in anelli a sei facce, un modo per avere una gamma più ampia di grandi molecole IPA.

Questo è qualcosa che qualcuno ha provato a misurare sperimentalmente ad alte temperature ma non è mai fatto prima“, ha affermato Musahid Ahmed, uno scienziato della divisione di scienze chimiche del Berkeley Lab.

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Ahmed ha portato avanti gli esperimenti di miscelazione chimica presso l’Advanced Light Source (ALS) di Berkeley Lab con la collaborazione del professor Ralf I. Kaiser dell’Università delle Hawaii a Manoa. “Riteniamo che questo sia l’ennesimo percorso che può dare origine agli IPA“.

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Anche in studi precedenti il gruppo di ricerca ha identificato altri percorsi per lo sviluppo degli IPA nello spazio suggerendo che i percorsi chimici che portano alla vita possono percorrere strade diverse. Gli esperimenti presso l’ALS del Berkeley Lab – che produce raggi X e altri tipi di radiazione a supporto di molti tipi diversi di esperimenti hanno utilizzato un reattore chimico portatile che combina sostanze chimiche e poi le espelle per studiare quali reagenti si sono formati.

I ricercatori hanno utilizzato un fascio di luce su una lunghezza d’onda nota come “vuoto ultravioletto” o VUV, prodotto dall’ALS, accoppiato con un rivelatore per identificare i composti chimici che vengono proiettate fuori dal reattore a velocità supersoniche. Lo studio ha combinato i radicali chimici CH3 (radicale metilico alifatico) con C9H7 (radicale 1-indenile aromatico) a una temperatura di circa 2.105 gradi Fahrenheit per produrre molecole di un IPA noto come naftalene (C10H8) che è composto da due benzene che formano un doppio anello.

La conclusione è stata che se ci sono le condizioni, la sostanza si può formare nei pressi di stelle ricche di carbonio. Il naftalene, come chiarisce lo studio, era stato teorizzato ma non dimostrato a causa della mancanza di un ambiente ad alta temperatura che sfidava le capacità tecnologiche.

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I radicali hanno vita breve: reagiscono con sé stessi e reagiscono con qualsiasi altra cosa che li circonda“, ha spiegato Ahmed. “La sfida è capire come si generano due radicali contemporaneamente e nello stesso posto, in un ambiente estremamente caldo. Li abbiamo riscaldati nel reattore, si sono scontrati e hanno formato i composti, quindi li abbiamo espulsi dal reattore“.

Ralf I. Kaiser ha dichiarato: “Per diversi decenni, le reazioni dei radicali radicali sono state ipotizzate per formare strutture aromatiche nelle fiamme di combustione e nello spazio profondo, ma non ci sono state molte prove a supporto di questa ipotesi“. Ha aggiunto: “Il presente esperimento fornisce chiaramente prove che reazioni tra radicali a temperature elevate formano molecole aromatiche come il naftalene“.

Mentre il metodo utilizzato in questo studio ha cercato di specificare come si formano nello spazio alcuni tipi di composti chimici, i ricercatori hanno notato che i metodi utilizzati possono anche coadiuvare studi più ampi sulle reazioni chimiche che coinvolgono radicali esposti ad alte temperature, come nei campi della chimica dei materiali e sintesi dei materiali.

Fonte:  Scitechdaily.com

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