Un ingeniero químico de Caltech que normalmente desarrolla nuevas formas de fabricar microprocesadores en computadoras ha descubierto cómo explicar un misterio persistente en el espacio:por qué los cometas expulsan gas oxígeno, el mismo gas que respiramos los humanos.

El descubrimiento de que los cometas producen gas oxígeno, también conocido como oxígeno molecular u O2, fue anunciado en 2015 por investigadores que estudiaron el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko con la nave espacial Rosetta de la Agencia Espacial Europea. La misión encontró inesperadamente abundantes niveles de oxígeno molecular en la atmósfera del cometa. El oxígeno molecular en el espacio es muy inestable, como el oxígeno prefiere emparejarse con el hidrógeno para producir agua, o carbono para producir dióxido de carbono. En efecto, El O2 solo se ha detectado dos veces antes en el espacio en nebulosas formadoras de estrellas.

Los científicos han propuesto que el oxígeno molecular del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko podría haberse descongelado de su superficie después de haber estado congelado dentro del cometa desde los albores del sistema solar hace 4.600 millones de años. Pero las preguntas persisten porque algunos científicos dicen que el oxígeno debería haber reaccionado con otras sustancias químicas durante todo ese tiempo.

Profesor de ingeniería química en Caltech, Konstantinos P. Giapis, comenzó a mirar los datos de Rosetta porque las reacciones químicas que ocurrían en la superficie del cometa eran similares a las que ha estado realizando en el laboratorio durante los últimos 20 años. Giapis estudia reacciones químicas que involucran átomos cargados de alta velocidad, o iones, colisionar con superficies semiconductoras como un medio para crear chips de computadora más rápidos y memorias digitales más grandes para computadoras y teléfonos.

"Comencé a interesarme por el espacio y buscaba lugares donde los iones se aceleraran contra las superficies, ", dice Giapis." Después de observar las mediciones realizadas en el cometa Rosetta, en particular con respecto a las energías de las moléculas de agua que chocan contra el cometa, todo hizo clic. Lo que he estado estudiando durante años está sucediendo aquí en este cometa ".

En un nuevo Comunicaciones de la naturaleza estudio, Giapis y su coautor, becario postdoctoral Yunxi Yao, demostrar en el laboratorio cómo el cometa podría estar produciendo oxígeno. Básicamente, Las moléculas de vapor de agua salen del cometa a medida que el sol calienta el cuerpo cósmico. Las moléculas de agua se ionizan, o cargado, por la luz ultravioleta del sol, y luego el viento del sol empuja las moléculas de agua ionizada hacia el cometa. Cuando las moléculas de agua golpean la superficie del cometa, que contiene oxígeno unido a materiales como óxido y arena, las moléculas recogen otro átomo de oxígeno de estas superficies y se forma O2.

En otras palabras, La nueva investigación implica que el oxígeno molecular encontrado por Rosetta no tiene por qué ser primordial después de todo, sino que puede producirse en tiempo real en el cometa.

“Hemos demostrado experimentalmente que es posible formar oxígeno molecular de forma dinámica en la superficie de materiales similares a los que se encuentran en el cometa, "dice Yao.

"No teníamos idea cuando construimos nuestras configuraciones de laboratorio que terminarían aplicándose a la astrofísica de los cometas, "dice Giapis." Este mecanismo químico original se basa en la clase rara vez considerada de reacciones de Eley-Rideal, que ocurren cuando las moléculas de movimiento rápido, agua en este caso, colisionan con las superficies y extraen los átomos que residen allí, formando nuevas moléculas. Todas las condiciones necesarias para tales reacciones existen en el cometa 67P ".

Otros cuerpos astrofísicos, como los planetas más allá de nuestro sistema solar, o exoplanetas, también podría producir oxígeno molecular con un mecanismo "abiótico" similar, sin necesidad de vida. Esto puede influir en la forma en que los investigadores buscan signos de vida en exoplanetas en el futuro.

"El oxígeno es una molécula importante, que es muy difícil de alcanzar en el espacio interestelar, "dice el astrónomo Paul Goldsmith del JPL, que es administrado por Caltech para la NASA. Goldsmith es el científico del proyecto de la NASA para la misión Herschel de la Agencia Espacial Europea, que hizo la primera detección confirmada de oxígeno molecular en el espacio en 2011. "Este mecanismo de producción estudiado en el laboratorio del profesor Giapis podría estar operando en una variedad de entornos y muestra la importante conexión entre los estudios de laboratorio y la astroquímica".

los Comunicaciones de la naturaleza El artículo se titula "Producción dinámica de oxígeno molecular en el coma cometario".