Mirando el cielo nocturno los pensamientos de uno pueden verse atraídos por la astroquímica. ¿Qué moléculas se encuentran en los vastos espacios entre las estrellas? ¿Veríamos las mismas moléculas que nos rodean aquí en la Tierra? ¿O algunos de ellos serían más exóticos, algo que rara vez se observa o incluso se desconoce?

Una investigación reciente realizada por un equipo multinacional dirigido por el profesor Robert Kołos del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia ha revelado una molécula inusual obtenida y detectada por primera vez en condiciones de laboratorio y también allanó un camino sin problemas para producir y estudiar más. otro. Ahora que se pueden ver y estudiar, pueden resultar dignos de un interés astroquímico más amplio.

Nubes interestelares:donde comienza la historia ...

El medio que permea el espacio entre las estrellas está principalmente lleno de hidrógeno, helio, y polvo cósmico. Sin embargo, Las distancias promedio entre átomos o moléculas en estas nubes interestelares son tan vastas que pueden pasar días enteros antes de que choquen. En el vacío del espacio el paso del tiempo y el impacto de la radiación son factores cruciales para el desarrollo de compuestos químicos más avanzados.

Como las condiciones físicas que se encuentran en las nubes interestelares son drásticamente diferentes a las de nuestro planeta, la detección de algunos de los compuestos químicos que se encuentran en ellos requiere estudios avanzados en la Tierra. Como parte de esto, Los científicos crean moléculas que normalmente son inestables en las condiciones de la Tierra y luego investigan sus propiedades. Primero los descubren en la Tierra para que podamos detectarlos más fácilmente en el espacio. Suena interesante, pero, ¿cómo se ve en la práctica?

Colección de fósforo

Júpiter y Saturno han estado en el centro de atención de nuestro propio sistema solar durante más de dos décadas debido a la detección de fosfina (PH ₃ ), análogo de amoniaco, en sus atmósferas. En 2020, todos los ojos se dirigieron hacia Venus después de las afirmaciones de que PH ₃ también se había encontrado en su atmósfera. La aparición de fosfina en un objeto astronómico es trascendental debido a su tremenda importancia para los organismos vivos.

Las moléculas que contienen fósforo son cruciales para los procesos enzimáticos que son responsables de la formación de los materiales estructurales de nuestros esqueletos. ácidos nucleicos como ADN y ARN, e incluso transporte de energía en todas las células vivas. Aunque es el sexto elemento más abundante en la biomasa de la Tierra y el duodécimo más abundante en el planeta en general, es mil millones de veces menos abundante en el medio interestelar. Debido a su rareza, la detección de moléculas que contienen P en las nubes interestelares sigue intrigando a los científicos.

Sabemos muy poco sobre el comportamiento y la existencia de moléculas que contienen P en condiciones interestelares extremas. Solo se han encontrado unos pocos y se limitan a NP, CP, CORREOS, HCP, PCCh, PH ₃ , y NCCP. De estos, solo se han detectado PO y PN en nubes moleculares. Es posible que la baja abundancia de reactivos que contienen fósforo en tales medios haga que la formación de moléculas más grandes sea bastante rara y difícil de detectar. También necesitamos caracterizar una variedad más amplia de productos químicos que contienen P para que nuestra búsqueda pueda ampliarse para incluir una selección más amplia de objetivos apropiados. La búsqueda de nuevas moléculas es un desafío ya que muchas especies conocidas y prometedoras que contienen P son inestables en condiciones típicas de laboratorio.

Los investigadores de IPC PAS:Dr. Arun-Libertsen Lawzer, Dr. Thomas Custer, y el Prof. Robert Kołos, en colaboración con el profesor Jean-Claude Guillemin de la Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (Francia) han presentado recientemente una Síntesis criogénica asistida por luz ultravioleta de la molécula HCCP, abriendo nuevas posibilidades para la investigación espectroscópica de este inusual compuesto químico. Se detectó mediante espectroscopía infrarroja y UV-vis. Esta caracterización debería ser útil para posibles futuras detecciones extraterrestres.

"Usamos ultravioleta para deshidrogenar fósforo que contiene moléculas orgánicas para producir especies exóticas de fósforo. Pudimos producir triplete HCCP, que es una molécula de importancia astroquímica. El truco para detectarlo radica en utilizar el entorno de un gas inerte congelado, "comenta el Dr. Lawzer.

Los experimentos realizados como parte del proyecto, y estudios teóricos relevantes muestran que la molécula tiene una forma lineal y un enlace químico peculiar. El profesor Kołos comenta:"Es posible que haya escuchado en sus días escolares que el fósforo era 3 o 5-valente en sus compuestos químicos. Bueno, aquí es monovalente, luciendo un enlace simple al carbono. De hecho, esto es bastante inusual ".

Los investigadores también confirmaron la existencia de CH ₂ =C =PH (fosfaaleno), una molécula nunca antes observada. Se formó a lo largo de la ruta que va desde CH ₃ CP (la especie precursora) de HCCP.

Experimentos respaldados por cálculos químicos cuánticos, reportado recientemente en Angewandte Chemie , han probado lo que una vez fue sólo una construcción teórica. "Si le pregunta a un químico habitual, algunas de las especies más prominentes de la colección de animales astroquímicos probablemente serían ridiculizadas como meros fragmentos moleculares en lugar de moléculas genuinas, "admite el profesor Kołos.

La caracterización de laboratorio de compuestos exóticos como HCCP y CH ₂ =C =PH marca un paso importante hacia su detección extraterrestre. Y tales detecciones mejorarían enormemente nuestro conocimiento sobre la astroquímica del fósforo. Esto debería inspirar a más científicos a mirar hacia las estrellas de arriba ...