{"id":134385,"date":"2020-05-19T09:00:50","date_gmt":"2020-05-19T08:00:50","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134385"},"modified":"2020-05-19T09:00:50","modified_gmt":"2020-05-19T08:00:50","slug":"viene-la-vida-del-espacio-fotoquimica-en-el-medio-interestelar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2020\/05\/19\/134385","title":{"rendered":"\u00bfViene la vida del espacio? Fotoqu\u00edmica en el medio interestelar"},"content":{"rendered":"

Autor: Gonzalo Santoro, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)<\/strong><\/p>\n

El medio interestelar es un lugar fr\u00edo, inh\u00f3spito y eminentemente vac\u00edo. Parece dif\u00edcil imaginar, por tanto, que estas regiones del espacio presenten una qu\u00edmica rica y compleja. Sin embargo, es posible que en las denominadas nubes moleculares densas se hayan formado mol\u00e9culas esenciales para la vida tales como los amino\u00e1cidos. De hecho, el amino\u00e1cido m\u00e1s simple, la glicina, se detect\u00f3 por primera vez en el medio interestelar hace casi veinte a\u00f1os [1], aunque sigue siendo el \u00fanico que se ha detectado en el espacio.<\/span><\/p>\n

El medio interestelar est\u00e1 constituido por la materia \u2013 fundamentalmente hidr\u00f3geno y helio \u2013 y la radiaci\u00f3n que existe entre las estrellas. Es \u00e9ste un medio extremadamente diluido con densidades medias de 1 part\u00edcula por cm3<\/sup>, lleg\u00e1ndose en determinadas regiones a presiones de tan s\u00f3lo 10-4<\/sup> part\u00edculas por cm3<\/sup>. De entre los distintos entornos del medio interestelar, las nubes moleculares densas \u00ad\u2013 masas de gas y polvo a temperaturas de entre 10 K y 20 K\u00ad \u2013 son las regiones de mayor densidad con un n\u00famero de mol\u00e9culas por cm3<\/sup> de entre 102<\/sup> y 106<\/sup>, un n\u00famero que contin\u00faa siendo min\u00fasculo si lo comparamos con la densidad de mol\u00e9culas de la atm\u00f3sfera terrestre, que es de 1019<\/sup> mol\u00e9culas por cm3<\/sup>.<\/span><\/p>\n

En estas condiciones, las mol\u00e9culas en fase gas condensan sobre la superficie del polvo disperso en las nubes moleculares, de manera que los granos de polvo se encuentran recubiertos de hielo. As\u00ed, los granos de polvo interestelar act\u00faan como puntos de nucleaci\u00f3n del hielo interestelar de manera que localmente se alcanza una concentraci\u00f3n de mol\u00e9culas suficiente como para que interaccionen.<\/span><\/p>\n

Estos hielos est\u00e1n compuestos mayoritariamente por agua, di\u00f3xido y mon\u00f3xido de carbono y metanol, junto con metano, amon\u00edaco, formaldeh\u00eddo y \u00e1cido f\u00f3rmico en menores cantidades. Todas estas mol\u00e9culas, se formaron directamente en fase gas en las etapas m\u00e1s tard\u00edas de la vida de las estrellas y fueron expulsadas al medio interestelar junto con el polvo c\u00f3smico, que tambi\u00e9n se form\u00f3 principalmente en estrellas moribundas, y que se compone en su mayor parte de carbono hidrogenado, carburo de silicio y silicatos.<\/span><\/p>\n

No obstante, a pesar de que localmente la concentraci\u00f3n de mol\u00e9culas en los hielos interestelares es muy superior a la que presenta la materia gaseosa de las nubes moleculares, la energ\u00eda t\u00e9rmica no es suficiente para promover reacciones qu\u00edmicas y es aqu\u00ed donde la fotoqu\u00edmica entra en juego.<\/span><\/p>\n

Como se ha comentado previamente, el medio interestelar no es s\u00f3lo materia sino tambi\u00e9n radiaci\u00f3n y las nubes moleculares est\u00e1n sometidas a una intensa radiaci\u00f3n c\u00f3smica (rayos gamma) y a radiaci\u00f3n ultravioleta. Estas radiaciones son lo suficientemente energ\u00e9ticas como para iniciar y sostener reacciones qu\u00edmicas en los hielos de las nubes moleculares densas.<\/span><\/p>\n

Hace casi dos d\u00e9cadas \u2013 y s\u00f3lo un a\u00f1o antes de que la glicina se detectara en el espacio \u2013 se demostr\u00f3 en el laboratorio la s\u00edntesis de amino\u00e1cidos a partir de la irradiaci\u00f3n ultravioleta de mezclas de hielos an\u00e1logas a las del medio interestelar [2]. De hecho, esos experimentos observaron no s\u00f3lo la s\u00edntesis de glicina, sino tambi\u00e9n de amino\u00e1cidos m\u00e1s complejos como la serina o el \u00e1cido asp\u00e1rtico. M\u00e1s recientemente, se ha observado en el laboratorio que la fotoqu\u00edmica de hielos an\u00e1logos a los del medio interestelar puede dar lugar a la s\u00edntesis de az\u00facares, incluida la ribosa, una de las unidades moleculares del ARN [3]. As\u00ed, la simulaci\u00f3n en el laboratorio de las condiciones y procesos del medio interestelar constituye una herramienta fundamental para la astroqu\u00edmica y, adem\u00e1s, ayuda enormemente a los astr\u00f3nomos a centrar sus observaciones del espacio.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Los pilares de la creaci\u00f3n (izquierda) es una de las fotograf\u00edas m\u00e1s ic\u00f3nicas del telescopio espacial Hubble. Estas masas de gas y polvo (nubes moleculares) se encuentran en la nebulosa del \u00c1guila a unos 6500 a\u00f1os luz de la Tierra. Para simular estos entornos espaciales, en el grupo ESISNA, hemos dise\u00f1ado y construido una m\u00e1quina de ultra alto vac\u00edo (derecha) que nos permite investigar mecanismos plausibles para la formaci\u00f3n de mol\u00e9culas biol\u00f3gicas en el espacio.<\/em><\/p>\n

En el grupo ESISNA del ICMM, dentro del proyecto europeo Nanocosmos<\/em>, hemos dise\u00f1ado y construido una m\u00e1quina para estudiar en el laboratorio la formaci\u00f3n de polvo c\u00f3smico en estrellas evolucionadas, es decir, en las \u00faltimas etapas de su vida, as\u00ed como los procesos que experimenta el polvo c\u00f3smico en el espacio [4, 5]. Esta m\u00e1quina \u2013 denominada Stardust<\/em> por razones obvias \u2013\u00a0 tiene un m\u00f3dulo espec\u00edfico para simular la formaci\u00f3n y el procesado de hielos de inter\u00e9s astrof\u00edsico, permitiendo investigar, entre otras cosas, la fotoqu\u00edmica de hielos en las condiciones que se dan en las nubes moleculares densas.<\/span><\/p>\n

Con este m\u00f3dulo estamos investigando actualmente la incorporaci\u00f3n de ox\u00edgeno y nitr\u00f3geno a hidrocarburos alif\u00e1ticos \u2013 empezando por los m\u00e1s sencillos, es decir, los alcanos \u2013 mediante irradiaci\u00f3n ultravioleta en mezclas de hielos an\u00e1logas a las que podr\u00edan encontrarse en las nubes moleculares. Muy recientemente, la misi\u00f3n Rosetta ha confirmado la presencia de hidrocarburos alif\u00e1ticos en cometas, incluyendo alcanos lineales hasta el heptano [6, 7]. La composici\u00f3n molecular de lo vol\u00e1tiles en los cometas es extremadamente similar a la de las nubes moleculares y, por tanto, a pesar de que a\u00fan no se hayan detectado alcanos en el medio interestelar, es muy probable que existan. De hecho, simulando en nuestro laboratorio la formaci\u00f3n de polvo c\u00f3smico en estrellas evolucionadas ricas en carbono, que son las que sintetizan hidrocarburos, \u00adhemos demostrado que estas estrellas generan predominantemente material alif\u00e1tico [4], que posteriormente es expulsado al medio interestelar y se dispersa por el espacio. Por desgracia, la detecci\u00f3n de alcanos en el medio interestelar no es trivial, ni mucho menos; en el caso de los cometas ha habido que esperar hasta que una misi\u00f3n espacial, la misi\u00f3n Rosetta, orbitara un cometa y una de sus sondas se posase sobre su superficie.<\/span><\/p>\n

Los procesos que estamos investigando actualmente en nuestro laboratorio permiten explorar la s\u00edntesis de amino\u00e1cidos alif\u00e1ticos a partir de hielos de alcanos y validar mecanismos plausibles para la formaci\u00f3n en el espacio de mol\u00e9culas biol\u00f3gicas prebi\u00f3ticas, contribuyendo de esta forma a aumentar nuestro conocimiento sobre c\u00f3mo pudo empezar la vida en la Tierra. Quiz\u00e1 no seamos s\u00f3lo polvo de estrellas sino tambi\u00e9n hielo interestelar.<\/span><\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

[1] Kuan, Charnley, Huang et al. Interstellar Glycine<\/em>, The Astrophysical Journal 593, 848 (2003).<\/p>\n

[2] Mu\u00f1oz-Caro, Meierhenrich, Schutte et al. Amino acids from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogues<\/em>, Nature 416, 403 (2002).<\/p>\n

[3] Meinert, Myrgorodska, Marcellus et al. Ribose and related sugars from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogs<\/em>, Science 352, 208 (2016).<\/p>\n

[4] Mart\u00ednez, Santoro, Merino et al. Prevalence of non-aromatic carbonaceous molecules in the inner regions of circumstellar envelopes<\/em>, Nature Astronomy 4, 97 (2020).<\/p>\n

[5] Santoro, Mart\u00ednez, Lauwaet et al. The chemistry of cosmic dust analogues from C, C2, and C2H2 in C-rich circumstellar envelopes<\/em>, The Astrophysical Journal (accepted) arXiv:2005.02902.<\/p>\n

[6] Schuhmann, Altwegg, Balsiger et al. Aliphatic and aromatic hydrocarbons in comet 67P\/Churyumov-Gerasimenko seen by ROSINA<\/em>, Astronomy & Astrophysics 630, A31 (2019).<\/p>\n

[7] Raponi, Ciarniello, Capaccioni et al. <\/em>Infrared detection of aliphatic organics on a cometary nucleus<\/em>, <\/em>Nature Astronomy 4, 500 (2020).<\/p>\n

Contacto<\/strong><\/p>\n

Gonzalo Santoro,\u00a0Investigador del Grupo ESISNA del Programa FotoArt-CM,\u00a0gonzalo.santoro@icmm.csic.es<\/a><\/p>\n

Coordina FotoArt-CM: V\u00edctor A. de la Pe\u00f1a O\u00b4Shea, Instituto IMDEA Energ\u00eda.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autor: Gonzalo Santoro, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) El medio interestelar es un lugar fr\u00edo, inh\u00f3spito y eminentemente vac\u00edo. Parece dif\u00edcil imaginar, por tanto, que estas regiones del espacio presenten una qu\u00edmica rica y compleja. Sin embargo, es posible que en las denominadas nubes moleculares densas se hayan formado mol\u00e9culas esenciales para la vida tales como los amino\u00e1cidos. De hecho, el amino\u00e1cido m\u00e1s simple, la glicina, se detect\u00f3 por primera vez en el medio interestelar hace casi veinte a\u00f1os [1], aunque sigue siendo el \u00fanico que se ha detectado en el espacio. El medio interestelar est\u00e1 constituido\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134385"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=134385"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134385\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134396,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134385\/revisions\/134396"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=134385"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=134385"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=134385"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}