Los científicos han estado desconcertados durante mucho tiempo por la existencia de las llamadas "buckyballs", moléculas de carbono complejas con una estructura similar a una pelota de fútbol, ​​en todo el espacio interestelar. Ahora, Un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona ha propuesto un mecanismo para su formación en un estudio publicado en la Cartas de revistas astrofísicas .

Carbono 60, o C ₆₀ para abreviar, cuyo nombre oficial es Buckminsterfullerene, viene en moléculas esféricas que constan de 60 átomos de carbono organizados en anillos de cinco y seis miembros. El nombre "buckyball" deriva de su parecido con la obra arquitectónica de Richard Buckminster Fuller, quien diseñó muchas estructuras de domo que se parecen a C ₆₀ . Se pensaba que su formación solo era posible en entornos de laboratorio hasta que su detección en el espacio desafió esta suposición.

Por décadas, la gente pensaba que el espacio interestelar estaba salpicado de moléculas livianas solamente:en su mayoría átomos individuales, moléculas de dos átomos y ocasionalmente moléculas de nueve o diez átomos. Esto fue hasta C masivo ₆₀ y C ₇₀ Las moléculas se detectaron hace unos años.

Los investigadores también se sorprendieron al descubrir que estaban compuestos de carbono puro. En el laboratorio, C ₆₀ se fabrica mediante la explosión de fuentes de carbono puro, como el grafito. En el espacio, C ₆₀ fue detectado en nebulosas planetarias, que son los escombros de estrellas moribundas. Este entorno tiene alrededor de 10, 000 moléculas de hidrógeno por cada molécula de carbono.

"Cualquier hidrógeno debería destruir la síntesis de fullereno, "dijo el estudiante de doctorado de astrobiología y química Jacob Bernal, autor principal del artículo. "Si tienes una caja de pelotas, y por cada 10, 000 bolas de hidrógeno tienes un carbono, y sigues sacudiéndolos, ¿Qué tan probable es que consigas que 60 carbonos se peguen? Es muy poco probable ".

Bernal y sus coautores comenzaron a investigar la C ₆₀ mecanismo después de darse cuenta de que el microscopio electrónico de transmisión, o TEM, ubicado en el Centro de Caracterización e Imágenes de Materiales de Kuiper en UArizona, fue capaz de simular bastante bien el entorno de la nebulosa planetaria.

El TEM, que está financiado por la National Science Foundation y la NASA, tiene un número de serie de "1" porque es el primero de su tipo en el mundo con su configuración exacta. Son 200, Un haz de electrones de 000 voltios puede sondear la materia hasta 78 picómetros (escalas demasiado pequeñas para que el cerebro humano las comprenda) para poder ver átomos individuales. Funciona al vacío con presiones extremadamente bajas. Esta presión o la falta de ello, en el TEM está muy cerca de la presión en ambientes circunestelares.

"No es que hayamos adaptado necesariamente el instrumento para tener este tipo de presiones específicas, "dijo Tom Zega, profesor asociado en el Laboratorio Planetario y Lunar de Arizona y coautor del estudio. "Estos instrumentos operan a ese tipo de presiones muy bajas, no porque queramos que sean como estrellas, pero porque las moléculas de la atmósfera se interponen cuando se intenta obtener imágenes de alta resolución con microscopios electrónicos ".

El equipo se asoció con el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. cerca de Chicago, que tiene un TEM capaz de estudiar las respuestas de radiación de los materiales. Colocaron carburo de silicio, una forma común de polvo hecho en estrellas, en el entorno de baja presión del TEM, sometido a temperaturas de hasta 1, 830 grados Fahrenheit y lo irradiaron con iones de xenón de alta energía.

Luego, se trajo de regreso a Tucson para que los investigadores utilicen la resolución más alta y las mejores capacidades analíticas del TEM de UArizona. Sabían que su hipótesis sería validada si observaban el desprendimiento de silicio y la exposición del carbono puro.

"Bastante seguro, el silicio se desprendió, y te quedaste con capas de carbono en conjuntos de anillos de seis miembros llamados grafito, "dijo la coautora Lucy Ziurys, Catedrático Regents de Astronomía, química y bioquímica. "Y luego, cuando los granos tenían una superficie irregular, anillos de cinco y seis miembros formados y construidos estructuras esféricas que coinciden con el diámetro de C ₆₀ . Entonces, creemos que estamos viendo C ₆₀ . "

Este trabajo sugiere que C ₆₀ se deriva del polvo de carburo de silicio producido por estrellas moribundas, que luego se ve afectado por las altas temperaturas, ondas de choque y partículas de alta energía, extrayendo silicio de la superficie y dejando carbono. Estas grandes moléculas se dispersan porque las estrellas moribundas expulsan su material al medio interestelar, los espacios entre las estrellas, lo que explica su presencia fuera de las nebulosas planetarias. Las buckybolas son muy estables a la radiación, permitiéndoles sobrevivir durante miles de millones de años si están protegidos del duro entorno del espacio.

"Las condiciones en el universo donde esperaríamos que las cosas complejas fueran destruidas son en realidad las condiciones que las crean, "Bernal dijo, agregando que las implicaciones de los hallazgos son infinitas.

"Si este mecanismo está formando C ₆₀ , probablemente esté formando todo tipo de nanoestructuras de carbono, "Dijo Ziurys." Y si lees la literatura química, Se cree que todos estos son materiales sintéticos que solo se fabrican en el laboratorio. y todavía, el espacio interestelar parece estar produciéndolos de forma natural ".

Si los hallazgos son alguna señal, parece que hay más cosas que el universo tiene que decirnos sobre cómo funciona realmente la química.