¿Dónde se originan las moléculas necesarias para la vida? Puede ser que pequeñas moléculas orgánicas aparecieron por primera vez en la tierra y luego se combinaron en moléculas más grandes, como proteínas y carbohidratos. Pero una segunda posibilidad es que se originaron en el espacio, posiblemente dentro de nuestro sistema solar. Un nuevo estudio publicado esta semana en el Revista de física química , de AIP Publishing, muestra que una serie de pequeñas moléculas orgánicas se pueden formar en un resfriado, entorno espacial lleno de radiación.

Investigadores de la Universidad de Sherbrooke en Canadá han creado entornos espaciales simulados en los que películas delgadas de hielo que contienen metano y oxígeno son irradiadas por haces de electrones. Cuando los electrones u otras formas de radiación inciden en los llamados hielos moleculares, ocurren reacciones químicas y se forman nuevas moléculas. Este estudio utilizó varias técnicas avanzadas, incluida la desorción estimulada por electrones (ESD), Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y desorción programada por temperatura (TPD).

Los experimentos se llevaron a cabo en condiciones de vacío, ambos son necesarios para las técnicas de análisis empleadas e imitan la condición de alto vacío del espacio exterior. Las películas congeladas que contienen metano y oxígeno utilizadas en estos experimentos imitan aún más un entorno espacial, ya que se forman varios tipos de hielo (no solo agua congelada) alrededor de los granos de polvo en las densas y frías nubes moleculares que existen en el medio interestelar. Estos tipos de entornos helados también existen en objetos del sistema solar, como los cometas, asteroides y lunas.

Todas estas superficies heladas en el espacio están sujetas a múltiples formas de radiación, a menudo en presencia de campos magnéticos, que aceleran las partículas cargadas del viento estelar (solar) hacia estos objetos congelados. Estudios anteriores investigaron reacciones químicas que podrían ocurrir en entornos espaciales mediante el uso de radiación ultravioleta u otros tipos de radiación. pero esta es una primera mirada detallada al papel de los electrones secundarios.

Se producen grandes cantidades de electrones secundarios cuando la radiación de alta energía, como rayos X o partículas pesadas, interactuar con la materia. Estos electrones, también conocidos como electrones de baja energía, o LEES, siguen siendo lo suficientemente enérgicos como para inducir una mayor química. El trabajo informado esta semana investigó los LEE interactuando con películas heladas. Estudios anteriores de este grupo consideraron productos de reacción cargados positivamente expulsados ​​de hielos irradiados por LEE, mientras que el trabajo informado esta semana amplió el estudio para incluir iones negativos expulsados ​​y nuevas moléculas que se forman pero permanecen incrustadas en la película.

El grupo de investigación descubrió que se producían una variedad de pequeñas moléculas orgánicas en películas heladas sometidas a LEEs. Propileno El etano y el acetileno se formaron todos en películas de metano congelado. Cuando se irradió una mezcla congelada de metano y oxígeno con LEEs, encontraron evidencia directa de que se formó etanol.

Evidencia indirecta de muchas otras moléculas orgánicas pequeñas, incluido el metanol, Se encontró ácido acético y formaldehído. Además, tanto los rayos X como los LEE produjeron resultados similares, aunque a ritmos diferentes. Por lo tanto, Es posible que los componentes básicos de la vida se hayan formado a través de reacciones químicas inducidas por electrones secundarios en superficies heladas en el espacio expuestas a cualquier forma de radiación ionizante.